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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA, MANAGUA

RECINTO UNIVERSITARIO RUBÉN DARÍO

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

TRABAJO MONOGRAFICO PARA OPTAR AL TITULO DE

LICENCIATURA EN QUIMICA INDUSTRIAL

Título: obtención de biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado a través de

un reactor industrial capacidad 55 galones en el hogar de protección infantil

casa Bernabé comarca Veracruz municipio de Nindirí Marzo-Diciembre del

año 2014.

Autores:

Br. Mary Luz Beltrán Orozco

Br. Escarleth Yahosca Cruz Castro

Tutor: Ing. Ninoska Alexandra Cruz Castro

Managua, Abril 2015

Autores: Mary Luz Beltrán Orozco y Escarleth Yahosca Cruz Castro Página 2

DEDICATORIA

El principio de la sabiduría es el temor del señor, y el conocimiento del Santo es

inteligencia. Proverbios 9:10

Dedico este trabajo monográfico a nuestro creador y Salvador Dios, porque su

diestra me ha sostenido y por haber puesto en mi sabiduría entendimiento e

inteligencia que solo provienen de él.

A mis padres Teresa Castro y Blas Cruz porque gracias a su apoyo incondicional

he logrado culminar mis estudios.

A mis hermanos por su amor, admiración y respeto. A cada una de las personas

que de una forma u otra contribuyeron con mi formación como profesional.

A todos ellos dedico este trabajo.

Br. Escarleth Yahosca Cruz Castro.


DEDICATORIA

Dedico este trabajo monográfico a mi padre celestial, "Pues el señor es quien da

la sabiduría; la ciencia y el conocimiento brotan de sus labios". Proverbios 2: 6

A mis padres Mary Cruz Orozco y Luis Beltrán Calero por sus concejos, ejemplos

de perseverancia, motivación constante y valores que me han inculcado para ser

una persona de bien.

A mis hermanas, a Carlos Antonio Murillo Sequeira y a todos los que de algún

modo han estado presentes a mi lado apoyándome para poder lograrlo…



AGRADECIMIENTO

En primer lugar agradezco a Dios por haberme fortalecido en todas las áreas de

mi vida a lo largo de mi carrera permitiéndome terminar con éxito. Porque estoy

convencida que lejos de él nada puedo hacer.

Agradezco a mis padres Teresa Castro y Blas Cruz por haberme disciplinado y

enseñarme a valorar el sacrificio de sus manos, gracias a estas dos personas

puedo decir con orgullo que han forjado en mí una mujer con valores espirituales y

morales y gracias a eso he culminado mi carrera.

A cada uno de mis hermanos que siempre estuvieron ahí para motivarme a salir

adelante en especial a mi hermana y tutora monográfica Ing. Ninoska Cruz Castro

que de manera abnegada me ha ayudado en cada etapa de mi carrera

universitaria.

Agradezco al Ing. Heberto Ramírez (varón de Dios) por su apoyo incondicional,

por haber tenido disposición y confianza de permitirnos desarrollar el proyecto

dentro de las instalaciones del hogar de protección infantil Casa Bernabé.

De igual forma agradezco a nuestra excelente maestra Msc. María Nathalia

Gutiérrez quien nos motivó a seguir con el proyecto y siempre estuvo ahí para

responder nuestras inquietudes, a nuestra directora Msc. Rosa María Tapia Por

permitirnos desarrollar nuestro tema y facilitarnos los laboratorios de química para

la realización de nuestras pruebas piloto.

Agradezco a Rosticería Arca de Noé por brindarnos su ayuda con la donación de

aceite vegetal.

A mis amigas Mary Luz Beltrán y Abigail Rosales que siempre fueron apoyo

incondicional y estuvieron animándome a no desistir en los momentos más

difíciles.

Agradecemos al Ing. Carlos Antonio Murillo Sequeira, atodos gracias y

bendiciones de parte de nuestro Dios.


AGRADECIMIENTO

"Dichoso el que haya sabiduría, el que obtiene inteligencia; porque son más

provechosas que la plata y rinden mayores beneficios que el oro"

Proverbios 3: 13-14

Primeramente agradezco a Dios por darme salud, sabiduría e inteligencia, por

siempre estar a mi lado guiándome, fortaleciéndome para levantarme y seguir

adelante y poder culminar con éxito mis estudios "Porque sin él no lo hubiese

logrado".

Agradezco a mis padres Mary Cruz Orozco y Luis Beltrán por brindarme su apoyo

incondicional, sus sabios consejos y sobre todo por dejarme la mejor herencia "El

pan de la enseñanza”

A mis hermanas que siempre han estado a mi lado animándome a seguir

adelante.

A nuestra tutora Ing. Ninoska Alexandra cruz castro quien nos ha guiado en

nuestro trabajo.

A mis maestros que me formaron con sus enseñanzas, en especial a la docente

Msc. María Nathalia Gutiérrez quien nos brindó apoyo desde el inicio del proyecto

y siempre estuvo ahí para aclarar nuestras dudas, a nuestra directora Msc. Rosa

María Tapia quien puso a disposición los laboratorios para llevar a cabo las

pruebas piloto.

Agradecemos la disposición y amabilidad del Ing. Carlos Antonio Murillo Sequeira

por su asesoría técnica-metodológica de nuestro estudio monográfico.

A mis amigas Escarleth Cruz Castro, Abigail Rosales y Karen Yanira Espinoza que

estuvieron a mi lado en los momentos buenos y malos brindándome su apoyo.

Gracias a todos…


RESUMEN

Realizado el estudio experimental en el cual se efectuaron pruebas piloto en los

laboratorios de Química de la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua

(UNAN- Managua) luego se desarrolló el proceso de obtención de biodiesel

haciendo uso de un reactor industrial, novedoso combustible alternativo derivado

de lípidos (AVR)* a través de una reacción de transesterificación.

Seguido de los resultados obtenidos en estas pruebas se realizó la obtención del

biocombustible a través de un reactor industrial en el Hogar de protección infantil

Casa Bernabé (Comarca Veracruz municipio de Nindirí situado en Masaya),

proceso el cual se llevó a cabo en las siguientes etapas:

Pre-tratamiento del aceite: Se realizó el proceso de filtración para eliminar

partículas gruesas en el aceite, se determinó la cantidad de hidróxido de sodio

(NaOH) para neutralizar ácidos grasos libres en la que se realizó una titulación del

aceite para determinar la cantidad a adicionar al metanol en la preparación del

metóxido de sodio.

Posteriormente se realizaron las pruebas de funcionamiento en uno de los

vehículos del Hogar de protección infantil Casa Bernabé con las siguientes

especificaciones: Toyota color blanco, marca Hilux, motor diésel, año 2006.

Realizados los cálculos del estudio financiero en el cual se fueron detallando cada

uno de los costos de inversión, operación e ingresos se detallaron dos cálculos

que representarían la valides sin financiamiento, determinando el flujo neto del

proyecto, dándonos como resultado que al proyecto se le podía exigir un 19.55%

de factor de descuento representado con un VAN positiva, relación beneficio-costo

como indicador de rentabilidad (R B/C) de 1.78 lo que significa que por cada

córdoba invertido se obtiene 0.78 córdobas de utilidad neta.

En la ejecución de nuestro estudio experimental se produjo la cantidad de 181.24

litros de biodiesel, y 38.3 litros de glicerina( indirecto), lo cual estimando una

proyección a 5 años con incremento en la producción anual a partir del 2do y 3er

año a 2 y 4% respectivamente, estimando el valor futuro que tendrá esta

tecnología desde el plano comercial.


Índice 1. Aspectos generales. .............................................................................................. 12

1.1. Introducción ..................................................................................................... 12

1.2. Objetivos .......................................................................................................... 13

1.2.1. Objetivo General ...................................................................................... 13

1.2.2. Objetivos Específicos .............................................................................. 13

2. Planteamiento del problema .............................................................................. 14

3. Justificación ......................................................................................................... 15

4. Antecedentes ...................................................................................................... 16

5. Marco teórico .......................................................................................................... 18

5.1. El hombre y su adicción energética .................................................................... 18

5.2. Protocolo de KYOTO y la cumbre de Copenhague ..................................... 19

5.4. Definición Química .......................................................................................... 21

5.4.1. Biocombustibles ....................................................................................... 21

5.5. Generalidades sobre el biodiesel. .............................................................................. 21

Tabla 1. Algunas propiedades de biodiesel de diferentes orígenes. ............... 21

5.5.1. Aceite Vegetal Reciclado ........................................................................ 22

5.5.2. Materias primas ........................................................................................ 22

Tabla 2. Algunas propiedades de aceites vegetales usados en la producción

de biodiesel. ............................................................................................................ 22

5.5.3. Triacilglicéridos ......................................................................................... 23

Figura 2. Estructura química de la glicerina y de un triglicérido común ........... 23

5.5.4. Glicerina .................................................................................................... 23

5.5.5. Monoglicéridos y diacilglicéridos ............................................................ 23

Figura 3. Estructura química de un monoglicéridos y un diglicérido común .... 24

5.5.6. Ácidos grasos ........................................................................................... 24

6.6.9. Ventajas al usar biodiesel. ......................................................................... 25

5.6. Desventajas ..................................................................................................... 27

5.7. Estudio organizacional y técnico .......................................................................... 29

5.7.1. Misión ............................................................................................................ 29

5.7.2. Visión ............................................................................................................ 29


6.9. Localización. ........................................................................................................... 29

6.9.1. Macro localización. ......................................................................................... 29

6.9.2. Micro localización. ........................................................................................... 30

Figura 4. Microlocalización de planta procesadora, utilizando google earth. .. 30

6.9.3. Parámetros y criterios técnicos. .................................................................... 31

Tabla 4. Requerimientos del biodiesel según la norma europea EN 14214

(European Committee for Estandarización, CEN). ............................................. 31

6.9.5. Programa y proceso de producción. ............................................................. 32

6. Hipótesis ................................................................................................................. 33

7. Diseño metodológico ............................................................................................. 35

7.1. Tipo de estudio ................................................................................................ 35

7.1.1. Descripción del área de estudio ................................................................. 35

7.2. Población y muestra ....................................................................................... 35

7.2.1. Población .................................................................................................. 35

7.2.2. Criterios de selección de la muestra ...................................................... 36

7.3. Variables .......................................................................................................... 36

7.3.1. Variables independientes ........................................................................ 36

7.3.2. Variable dependiente ............................................................................... 36

Tabla 5. Operacionalizar ...................................................................................... 37

7.4. Materiales y métodos ...................................................................................... 38

7.4.1. Materiales para recolectar información .................................................. 38

7.4.2. Materiales para procesar datos .............................................................. 38

7.4.3. Método ...................................................................................................... 38

7.4.4. Mecanismo de la reacción ...................................................................... 39

Tabla 5. Materiales y utensilios a escala de laboratorio. .................................. 40

Tabla 6. Reactivos y materia prima utilizados a escala de laboratorio e

industrial .................................................................................................................. 41

Tabla 7. Materiales y utensilios a escala industrial............................................. 42

Tabla 8. Equipo de seguridad a escala de laboratorio e industrial ................... 43

7.5. Fase experimental........................................................................................... 44

7.5.1. Insumos y suministros para la obtención de biodiesel ......................... 44

7.5.1.1. Aceite de soya reciclado. ........................................................................ 44

7.5.1.2. Alcohol Metílico(Metanol) ........................................................................ 44


7.5.1.3. Catalizador Hidróxido de sodio( Sosa cáustica) .................................. 44

7.5.1.4. Agua ( Proceso de lavado) ...................................................................... 44

7.5.1.5. Energía ...................................................................................................... 44

7.5.1.6. Tratamiento de efluente en el proceso de obtención de biodiesel ...... 45

7.6. Descripción de los equipos ............................................................................ 45

Tabla 9. Relación de equipos para la planta de biodiesel ................................. 46

Figura 5. Esquema de la planta de produccion de biodiesel ............................ 47

7.6.1. Procedimiento experimental ................................................................... 48

7.6.1.1. Materiales para la valoración del aceite vegetal reciclado................... 48

7.6.1.2. Disolución de referencia .......................................................................... 48

7.6.1.3. Valoración ................................................................................................. 48

Tabla 10. Valoración .............................................................................................. 49

7.6.2. Preparación del metóxido........................................................................ 50

7.6.2.1. Reacción ................................................................................................... 51

7.6.2.2. Trasvase y separación. ........................................................................... 51

7.6.2.3. Decantación para separar el biodiésel de la glicerina .......................... 51

7.6.2.4. Restos de jabón ....................................................................................... 51

7.6.3. Proceso de lavado y secado del biodiésel ............................................ 52

7.6.3.1. Secado ...................................................................................................... 52

7.6.3.2. Descripción del flujograma ...................................................................... 53

7.6.4. Equipos Utilizados.................................................................................... 53

7.6.5. Mezclado de materias primas ................................................................. 54

Adición al reactor.................................................................................................... 54

Reacción y separación. ......................................................................................... 54

Lavado por agitación.............................................................................................. 54

Figura 7. Flujograma del proceso para la obtención de biodiesel a partir de

aceites reciclado..................................................................................................... 56

8. Análisis de resultados ............................................................................................ 58

8.1. Cálculos de NaOH utilizados en la obtención de biodiesel......................... 58

8.2. Cálculos para determinar los mililitros de metanol utilizados en la obtención de biodiesel .............................................................................................. 58


8.3. Balance para el metóxido ............................................................................... 58

8.4. Balance en el reactor ...................................................................................... 59

8.5. Balance en la etapa de sedimentación ......................................................... 59

8.6. Balance en el lavado....................................................................................... 59

8.7. Balance en el secado .................................................................................... 60

Tabla 11. Rendimiento porcentual del proceso. ................................................ 60

Tabla 12. Control de calidad de biodiesel. .......................................................... 61

Tabla 13. Control de calidad de biodiesel obtenido en las mediciones ............ 62

9. Estudio financiero. .................................................................................................. 64

Tabla 14. Inversión fija. ......................................................................................... 64

Tabla 15. Equipos y herramientas de laboratorio- industrial. ............................ 65

Tabla 16. Inversión diferida. .................................................................................. 65

9.3. Capital de trabajo. ........................................................................................... 66

Tabla 17. Capital de trabajo. ................................................................................. 66

Tabla 18. Inversión Total ....................................................................................... 66

9.4. Costos operativos ........................................................................................... 66

Tabla 19. Costos Operativos. ............................................................................... 66

Tabla 20. Costos de Producción anual. .............................................................. 67

Tabla 21. Gastos administrativos. ........................................................................ 67

Tabla 22. Depreciación acumulada ...................................................................... 68

Tabla 23. Producción estimada (5 años). ............................................................ 68

Tabla 24. Precios. .................................................................................................. 69

Tabla 25. Ingresos. ................................................................................................ 69

10. Flujo financiero. ............................................................................................... 70

Tabla 26. Flujo financiero del proyecto sin financiamiento. ............................... 71

Tabla 27. Cálculo del Valor actual Neto positiva ................................................ 72

12. Estudio de impacto ambiental- base legal jurídica. ........................................... 73

Conclusiones ................................................................................................................. 76

ANEXOS ........................................................................................................................ 84


Capítulo I.


1. Aspectos generales.

1.1. Introducción

La designación biodiesel fue introducida por primera vez en Estados Unidos en el

año 1992 por la “National Soy Diésel”, pionera en la comercialización de biodiesel

en dicho país. El biodiesel puede ser usado intercambiablemente con el diésel

debido a sus propiedades similares.

El biodiesel es un combustible producido a partir de materias de base renovables,

como los aceites vegetales sometidos a un proceso de transesterificación.

Utilizado en los motores diésel.

Nicaragua no posee yacimientos de combustibles fósiles y en gran medida nuestro

país se encuentra atrasado en el estudio e implementación de energías a partir de

materia renovables; la elaboración de biodiesel a partir de aceites reciclados es

una buena alternativa ante estas carencias.

El biodiesel es una excelente fuente de energía y puede ser obtenido a partir de

cualquier tipo de semillas oleaginosas tales como: semillas de algodón, semilla de

soja, semilla de girasol, maíz, etc. Además tiene buenas propiedades lubricantes

ya que su producción es a bases de aceite lo que permite que se use como un

combustible puro.

El proyecto “Obtención de biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado haciendo

uso de un reactor industrial” es una idea innovadora que contribuirá a la

implementación de energías verdes en Nicaragua, ya que a lo largo de su historia

solo se han implementado programas de energía renovables tales como energías

solar, energía geotérmica, energía eólica y energía a partir de biomasa.


1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo General

Obtener biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado empleando un reactor

industrial con capacidad 55 galones en el hogar de protección infantil casa

Bernabé comarca Veracruz municipio de Nindirí, Marzo-Diciembre de 2014.

1.2.2. Objetivos Específicos

1. Describir las funciones del reactor industrial que ayudará a la obtención del

biocombustible.

2. Efectuar prácticas de laboratorio para la producción de biodiesel a pequeña

escala.

3. Desarrollar un proyecto de sostenibilidad del combustible diésel utilizado en

los vehículos adscritos al Hogar de protección infantil Casa Bernabé

ubicado en Veracruz-Nindirí.


2. Planteamiento del problema

La mayor parte de la población mundial depende de un solo combustible, para la

satisfacción de sus necesidades energéticas. El petróleo es la fuente de energía

más utilizada en el mundo.

A pesar de que el petróleo contiene nitrógeno, azufre y oxígeno, éste está

compuesto principalmente, por una mezcla de hidrocarburos. Los cuales se

refinan, mediante el proceso llamado destilación fraccionada y posterior refinado,

para obtener productos útiles.

El proceso de destilación fraccionada; se basa en que las volatilidades de los

diferentes hidrocarburos varían inversamente con sus masas moleculares. Debido

a que el enorme mercado del petróleo reside en la gran demanda de gases ligeros

(gasolina, aceites combustibles, aceites para motores, grasas) dicho proceso de

destilación fraccionada tiene consecuente aumento en los costos para la obtención

de estos productos.

Debido a que el petróleo no es una fuente renovable; trae consigo la escasez y

en un futuro la desaparición de sus yacimientos, por ello, surgen los conflictos y

enfrentamientos entre los países del mundo. Muchas son las guerras que han sido

declaradas y que aún siguen siendo desatadas alrededor del mundo para

asegurar el control corporativo sobre el petróleo.

Con nuestro investigación se busca nuevas alternativas para la obtención de

biodiesel; un combustible fabricado con aceites reciclados de origen vegetal, el

cual se obtiene mediante procesos industriales de menores costos, en

comparación con el del proceso de refinación del petróleo.

Uno de los mayores costos de operación en el hogar de protección infantil Casa

Bernabé consiste en la compra de combustible (diésel) para consumo de los

vehículos (un bus, y dos camionetas) para el cumplimiento de su misión y

compromiso social adquirido en la comunidad.


3. Justificación

El petróleo barato financió la enorme expansión de la economía mundial durante

aproximadamente ciento sesenta años, a tal punto que hoy no podemos concebir

una vida sin petróleo, pero ese tiempo se acabó, siendo necesario entonces, una

introducción creciente de productos energéticos derivados de fuentes renovables,

para satisfacer la demanda de energía. Este cambio de paradigma es tan fuerte en

el mundo como en nuestro país y no tiene retorno.

Se ha debatido extensamente acerca de cuáles son los costos y beneficios de

producir biocombustibles a partir de aceite vegetal reciclado. La razón tiende a

indicar que el beneficio privado y social de estos carburantes es claramente

positivo. Los biocombustibles son funcionales a las redes de almacenamiento,

distribución y al parque automotor actual, sin pretenderse para su uso masivo,

cambios significativos de la tecnología automotriz.

Los estudiantes de la carrera de Química Industrial de la Universidad Nacional

Autónoma de Nicaragua (UNAN-Managua) estamos en la obligación de crear

alternativas de energías renovables utilizando nuestros conocimientos en los

procesos industriales y al mismo tiempo que estos no perjudiquen al medio

ambiente. Por todo lo antes expuesto se creará un proyecto donde se obtenga

biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado.

Con el interés de dar respuestas y apoyar la labor social que realiza el hogar de

protección infantil Casa Bernabé (Municipio Nindirí-Masaya) por más de 30 años.

Convenimos llevar a cabo nuestro proyecto dentro de las instalaciones del mismo

con el fin de abastecer la demanda de combustible diésel de los tres vehículos

livianos y un bus que el hogar posee, poniendo en funcionamiento un reactor

industrial con capacidad de producción 55 galones.


4. Antecedentes

Biodiesel en El Salvador: Muestras de biodiesel a partir de aceites reciclados, para

obtención de energía renovable.Las operaciones comenzaron con un empleado y

un reactor de 50 galones por día, con solo dos años se cuenta con 5 empleados 7

reactores de 50 galones cada uno, dos vehículos recogiendo aceites reciclados y

distribuyendo biodiesel, cubriendo todo El Salvador, cuentan con una producción

actual de 4,000 galones mensuales, teniendo como mayor dificultad la

disponibilidad de materias primas.

Biodiesel en Guatemala: Actualmente, se cuenta con ocho pequeños productores

de biodiesel en el país, contando con una capacidad instalada de 4000 galones al

día, la mayoría de esta producción es con aceite reciclado.

Biodiesel en Costa Rica: El Instituto Tecnológico de Costa Rica, en el año

2009, comenzó con su Programa de Energías Limpias en el cual se busca:

“desarrollar actividades que permitan impulsar el desarrollo de proyectos

relacionados con fuentes no convencionales de energía que busquen reducir

tanto los efectos ambientales provocados por el uso de energía fósil, como la

dependencia energética de Costa Rica”. (Arturo SteinvorthÁlvarez). Programa de

energías renovables del Instituto Tecnológico de Costa Rica (PELTEC). Consultado el 24 de

marzo del 2014.).

Biodiesel en Honduras: A partir del 2006, se ha creado una alta expectativa en

Honduras ante la idea de un proyecto de sustitución del combustible diésel por el

uso de biodiesel proveniente de la transformación del aceite de la palma africana. Secretaría de Industria y comercio. (s. f.). Reglamento Rt-Cin-sic 75.07.121:06 Técnico

Hondureño: Biocombustible. Biodiesel (B100) y sus Mezclas con diésel No.2-D (Automotriz)

Tegucigalpa: Comisión interinstitucional de normalización.

Biodiesel Panamá: Programa mesoamericano de biocombustibles (PMB-2011).

Ministerio de desarrollo agropecuario de Panamá (MIDA) y la secretaria nacional

de energía, ambas instituciones del gobierno nacional de Panamá en cooperación

con el ministerio de agricultura y desarrollo rural de Colombia (MADR), la

cooperación colombiana de investigación agropecuaria (CORPIOCA) y el apoyo

del banco de desarrollo interamericano (BID) desarrollan el proyecto de una

producción diaria de hasta 10,000 litros de biodiesel (planta piloto a pequeña

escala).


Capítulo II


5. Marco teórico

5.1. El hombre y su adicción energética

El petróleo tiene mayor densidad energética que el carbón, es más fácil de

transportar y produce menos residuos de combustión. Hasta ahora había sido más

fácil de extraer. Por eso, su consumo se impuso a partir de la Segunda Guerra

Mundial, dando origen a la llamada era del petróleo (Wauquier, J.P. 2004). Sin

embargo el uso del carbón y del petróleo no sólo significa el consumo de recursos

no sustentables y precios en alza sino que también aumentan las emisiones de

gases responsables del calentamiento global, Este incremento se puede confirmar

observando el aumento después de la Segunda Guerra Mundial (1945) como se

puede observar en la siguiente figura.

Figura 1. Emisiones estimadas de carbono provenientes de combustibles fósiles

(CDIAC, 2009)

El cambio climático es uno de los más graves desafíos que la humanidad tiene

planteados en el siglo XXI. El calentamiento de la Tierra ya no es una amenaza

virtual, sino una realidad.


5.2. Protocolo de KYOTO y la cumbre de Copenhague

El Protocolo de KYOTO establece metas vinculantes de reducción de las

emisiones para 37 países industrializados y la Unión Europea, reconociendo que

son los principales responsables de los elevados niveles de emisiones de GEI que

hay actualmente en la atmósfera, y que son el resultado de quemar fósiles

combustibles durante más de 150 años. En este sentido el Protocolo tiene un

principio central: el de la «responsabilidad común pero diferenciada».

El Protocolo ha movido a los gobiernos a establecer leyes y políticas para cumplir

sus compromisos, a las empresas a tener el medio ambiente en cuenta a la hora

de tomar decisiones sobre sus inversiones, y además ha propiciado la creación del

mercado del carbono.

El camino a seguir

En general el Protocolo de Kyoto es considerado como primer paso importante

hacia un régimen verdaderamente mundial de reducción y estabilización de las

emisiones de gases de efecto invernadero y proporciona la arquitectura esencial

para cualquier acuerdo internacional sobre el cambio climático que se firme en el

futuro. Cuando concluya el primer período de compromiso del Protocolo de Kyoto

en 2012, tiene que haber quedado decidido y ratificado un nuevo marco

internacional que pueda aportar las severas reducciones de las emisiones que

según ha indicado claramente el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el

Cambio Climático (IPCC) son necesarias.

En la cumbre de Copenhague se tenían grandes expectativas: se buscaba que los

países industrializados aceptaran emitir menos gases de efecto invernadero y que

las potencias emergentes contuvieran su ritmo de producción. Así se evitaría un

aumento en la temperatura de 2°C con respecto a los niveles preindustriales

(1.2°C si se cuenta desde el 2009), que es el umbral que indica un calentamiento

asumible (Muñoz, M.C. 2009). La 15ª Conferencia de las Naciones Unidas sobre

Cambio Climático (COP15), dice en sus conclusiones finales que la comunidad

internacional debería evitar que las temperaturas aumenten los citados 2°C.

http://www.ipcc.ch/

http://www.ipcc.ch/


La ONU ha calculado que es necesario que los países desarrollados emitieran

entre un 25% y un 40% menos que en 1990, pero las anunciadas fueron de un

17%. La próxima conferencia COP16, se celebró en México en el año 2010

(UNFCCC, 2009).

Frente a la gravedad del problema y sus consecuencias, el protocolo de Kyoto se

torna en un tímido intento y la Unión Europea ha propuesto reducir 2°C menos

Para el 2020. Esta tarea es grande, compleja y requerirá decisiones radicales

tanto en los países industrializados como en los países en desarrollo, los cuales

argumentan que mientras los industrializados no disminuyan sus emisiones no

harán nada al respecto porque tienen derecho al desarrollo.

Los biocombustibles como alternativa

Una de las propuestas para contribuir a la solución del problema energético que

está avanzando más rápidamente, es la de los biocombustibles líquidos. Estos se

definen como aquellos combustibles obtenidos a partir de biomasa que se

encuentran en estado líquido en condiciones normales de presión y temperatura.

Se emplean en calderas para la producción de calor y electricidad o en motores de

combustión interna, en cuyo caso se denominan biocarburantes (Fonseca, C. 2007).

5.3. Biodiesel alternativa de energía.

El biodiesel es una alternativa que ha ganado una especial atención en el mercado

global, aunque muchas veces ha sido cuestionado y aún está sujeta a superar

varios problemas y muchos prejuicios. Una herramienta para medir el coste

energético de un producto es el análisis de ciclo de vida (ACV), que tiene en

cuenta todas las operaciones y tratamientos que se desarrollan desde el cultivo de

la materia prima utilizada (oleaginosas) hasta el producto terminado. Sin embargo

trabaja con parámetros y variables con un amplio margen de error que arroja

resultados diferentes según la fuente y que puede ser manipulado (Majer, S., Mueller-

Langer, F., Zeller, V., Kaltschmitt, M. 2009).


5.4. Definición Química

5.4.1. Biocombustibles

Los biocombustibles son recursos energéticos procesados por el ser humano a

partir de materias primas producidas recientemente por seres vivos, a las cuales

se les denomina “biomasa”. Pueden ser líquidos, sólidos o gaseosos, y su

finalidad es liberar la energía contenida en sus componentes químicos mediante

una reacción de combustión. Existen varios tipos de biocombustibles, a los cuales

se les clasifican de acuerdo al insumo o materia prima y a la tecnología empleada

para producirlos.

5.5. Generalidades sobre el biodiesel.

El biodiesel o FAME (Fatty Acid Methyl Ester) es un combustible renovable

proveniente de aceites vegetales o grasas de origen animal, que puede ser usado

total o parcialmente para reemplazar el combustible diesel de los motores de

autoignición sin requerir una modificación sustancial de los mismos (Agarwal, A.K.

2007; NBB, 2009).

El biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos

naturales como aceites vegetales o grasas animales; limpias o usadas, mediante

procesos industriales de transesterificación.

El biodiesel es un combustible que puede ser usado en cualquier maquinaria

diésel. Este combustible es producido por un proceso llamado transesterificación.

Este proceso requiere metanol, soda o potasa cáusticas y agitación para producir

biodiesel y como producto secundario; glicerina.

Tabla 1. Algunas propiedades de biodiesel de diferentes orígenes.

Tipo de aceite Viscosidad mm2/s a

40°C

Densidad g/cm3 a

21°C

Diésel 2.0-4.5 0.82-0.86

Soja 3.05-4.08 0.884

Girasol 4.20-4.40 0.880

Palma 4.3-6.3 0.918

Sebo 4.57-4.73 0.877


5.5.1. Aceite Vegetal Reciclado

Se entiende por Aceites Vegetales Reciclado (AVR) a los provenientes, en forma

continua o discontinua, de todo establecimiento que genere, produzca, suministre,

fabrique o venda aceites comestibles que han sufrido un tratamiento térmico de

desnaturalización en su utilización, cambiando así las características

fisicoquímicas del producto de origen. (Agencia de Protección Ambiental, s.f.).

El aceite vegetal producto de frituras es una de las alternativas con mejores

perspectivas en la producción de biodiesel, ya que es la materia prima más barata,

y con su utilización se evitan los costos de tratamiento al ser eliminados como

residuo. Los puntos de reciclaje de aceite frito, oleínas y grasas son: industrial,

hostelería y doméstica.

5.5.2. Materias primas

Los aceites y las grasas constituyen las materias primas esenciales para la

producción de biodiésel, este puede producirse a partir de una gran variedad de

cultivos oleaginosos. Entre algunas semillas que se emplean como insumo para la

producción de este biocombustible están: La semilla de colza, semilla de soja,

semilla de girasol, semilla de cártamo, etc.

Tabla 2. Algunas propiedades de aceites vegetales usados en la producción

de biodiesel.

Tipo de

Aceite

Viscosidad

mm2/s a

40°C

Densidad

g/cm3 a 21°C

Punto Nube Índice acidez

mg KOH/g

Índice

Yodo g

I2/100 g

Soya 33.1 0.914 -3.9 0.3-3.0 121-143

Colza 37.3 0.912 -3.9 >8.0 96-117

Girasol 34.4 0.916 7.2 0.6 127-142

Palma 39.6 0.918 - 6.9 53-57

Jatropha 36.80 0.916 - 10.1 -

Sebo 51.2 0.920 - - 35-48


5.5.3. Triacilglicéridos

Los aceites vegetales están constituidos principalmente (95 a 99% en peso) por

triacilglicéridos (triésteres), que son moléculas resultantes de la esterificación de la

glicerina o glicerol (trialcohol) con tres moléculas de ácidos grasos (ver figura 2).

Los grupos sustituyentes R1, R2 y R3, que en la figura 1 se muestran ligados al

grupo funcional éster (—COO—), son cadenas hidrocarbonadas correspondientes

a los ácidos grasos: R1—COOH, R2—COOH y R3—COOH.

La composición de un aceite o grasa se puede expresar en función de sus tri-

glicéridos constituyentes o de su perfil de ácidos grasos.

Figura 2. Estructura química de la glicerina y de un triglicérido común

5.5.4. Glicerina

Glicerol es el nombre común del compuesto puro 1,2, 3-propanotriol, el cual es un

líquido incoloro e inodoro, de sabor dulce. El término “glicerol” proviene del

vocablo griego glikis, que significa dulce.

Los términos “glicerin” y “glicerina” se utilizan comúnmente para describir

soluciones comerciales concentradas de glicerol en agua. (Pagliaro y Rossi, 2008)

5.5.5. Monoglicéridos y diacilglicéridos

La glicerina, por poseer tres grupos hidroxilo (OH), puede estar mono, di o

triesterificada por los ácidos grasos. Los monoglicéridos y los diacilglicéridos

aparecen en la naturaleza en pequeñas cantidades, generalmente como productos

intermedios de la síntesis o degradación de los triacilglicéridos.

El contenido típico de estos compuestos en los aceites vegetales se encuentra

entre 0,3 y 1% por peso. Se suelen usar como emulsionantes en la industria de los

alimentos. La figura 3 muestra ejemplos de su estructura.


Figura 3. Estructura química de un monoglicéridos y un diglicérido común

5.5.6. Ácidos grasos

Los ácidos grasos son compuestos orgánicos que poseen un grupo funcional

carboxilo (—COOH) y una cadena hidrocarbonada larga, que puede tener entre 4

y 36 átomos de carbono. La mayoría de los ácidos grasos naturales es de cadena

lineal y tienen número par de átomos de carbono que oscila entre 12 y 24, siendo

especialmente abundantes los de 16 y 18. (Hamm y Hamilton, 2000).

Las propiedades físicas y químicas de los triacilglicéridos dependen

fundamentalmente del tipo, la proporción en que se encuentran y la posición que

ocupan los ácidos grasos esterificados. Por cada 100 kg de aceite o grasa se

pueden obtener alrededor de 95 kg de ácidos grasos. El contenido de ácidos

grasos libres en los aceites y las grasas frescos suele variar desde menos de 1%

hasta 20% en peso. Para los aceites refinados, dicho contenido (acidez) es menor

que 0,1%.

5.5.7. Material insaponificable

Los lípidos se dividen en saponificables e insaponificables, de acuerdo con su

capacidad para producir jabones. Los materiales saponificables contienen, en su

estructura, ácidos grasos unidos a otro componente, generalmente, mediante un

enlace tipo éster.

Los insaponificables no contienen ácidos grasos, aunque pueden incluir, en su

estructura, algunos derivados importantes de estos.


6.6.9. Ventajas al usar biodiesel.

El biodiésel (Ésteres metílicos de ácidos grasos) no daña el medio ambiente por

ser un combustible de origen vegetal en su estado 100% puro. Su uso en el

referido estado sería completamente inocuo a nuestro medio. Desde los años 90,

casi todos los fabricantes de vehículos (principalmente marcas alemanas), ya han

sustituido dichos conductos fabricados con materiales plásticos o derivados, que el

biodiésel 100% puro no los disuelve.

Ante la imposibilidad de controlar si los vehículos están o no preparados para la

utilización de biodiésel 100% puro, se comercializa una mezcla Bionor MX-15

(12% biodiésel +88% Gasóleo), y así cualquier vehículo lo puede utilizar sin

ningún tipo de problema. (www.acciona.es/energia).

El biodiésel se produce a partir de aceites vegetales, vírgenes y reciclados. El

aceite vegetal virgen se extrae de la semilla cultivada y aprovechando la harina de

semilla como forraje animal. El aceite es refinado antes de incorporarlo al proceso

de producción del biodiesel.

Los aceites reciclados proceden de la recolecta de sectores como las industrias

gastronómicas, cocinas domésticas, etc. Con el reciclaje de los aceites usados,

evitamos su vertido, salvaguardando la contaminación de las aguas subterráneas,

fluviales y marinas, así como la forma de vida que en ellas habita.

Con los aceites vegetales, se contribuye de manera significativa al suministro

energético sostenible, lo que permite reducir la dependencia del petróleo,

incrementando la seguridad y diversidad en los suministros, así como el desarrollo

socioeconómico del área rural (producción de oleaginosas con fines energéticos),

y la conservación de nuestro medio ambiente. (Instituto Tecnológico de Costa Rica.

2009. Programa de Energías Limpias).

El biodiesel no contiene azufre, agente que se encuentra en el gasóleo por su

poder de lubricación, dado que la molécula de biodiésel aporta, por unidad de

volumen, más átomos de oxígeno que lo que aporta el mismo volumen de gasóleo

convencional, la presencia de impurezas es menor utilizando biodiesel dado que

hay menos moléculas de carbono elemental (hollín) y menos de monóxido de

carbono (CO).


El biodiesel, como combustible vegetal no contiene ninguna sustancia nociva, ni

perjudicial para la salud, a diferencia de los hidrocarburos, que tienen

componentes aromáticos y bencenos (cancerígenos), la no-emisión de estas

sustancias contaminantes disminuye el riesgo de enfermedades respiratorias y

alergias es no tóxico y se degrada 4 veces más rápido que el diésel de petróleo.

Su contenido de oxígeno mejora el proceso de degradación.

Los estudios de biodegradabilidad de varios tipos de biodiesel en ambientes

acuáticos reportaron una fácil degradabilidad para todos ellos. Después de 21 días

todos los biodiesel fueron biodegradados en un 77%-89%, mientras que el

combustible diésel sólo lo hizo en un 18% (Demirbas, A. 2007).

La mezcla de biodiesel con diésel o con gasolina incrementa la biodegradabilidad

del combustible, debido a efectos sinérgicos de cometabolismo. Así, el tiempo

necesario para alcanzar un 50% de biodegradación se reduce de 28 a 22 días en

el caso del B5 (mezcla de 5% de biodiesel y 95% de diésel) y de 28 a 16 días en

el caso del B20 (Pasqualino, J.C., Montané, D., Salvadó, J. 2006).

El biodiesel, es biodegradable (aprox. 21 días), su origen vegetal lo hace

compatible con la naturaleza y la ausencia de compuestos químicos y sintéticos lo

hace inocuo con nuestro medio.

El biodiesel tiene su punto de inflamación por encima de 150ºC, por eso no está

clasificado como mercancía peligrosa, siendo su almacenamiento y manipulación

segura.

El biodiesel por ser su origen los aceites vegetales, tiene un alto poder de

lubricación, alargando la vida de los motores, reduciendo el ruido en los mismos,

así como notablemente los costos de mantenimiento.

El biodiesel, es el único combustible renovable alternativo en los motores diésel.

Es totalmente compatible para ser usado en cualquier motor diésel, sea cual sea

su antigüedad y estado.

El biodiesel, además de provenir de una fuente renovable, puede ser almacenado

en los mismos lugares donde se almacena el diésel de petróleo sin necesitar

cambios de infraestructura. Es un combustible más seguro y fácil de manipular

debido a su alto punto de ignición (flash point) (aproximadamente 150°C)

comparado con el del diésel que es aproximadamente 60°C (Van Gerpen, J. 2005.


5.6. Desventajas

Por sus propiedades solventes, puede ablandar y degradar ciertos materiales,

tales como el caucho natural y la espuma de poliuretano. Es por esto que puede

ser necesario cambiar algunas mangueras y retenes del motor antes de usar

biodiesel en él, especialmente con vehículos antiguos.

Mayor viscosidad: Debido a que el biodiesel tiene una viscosidad (3.74mm2/s)

mayor que el diésel (2.0mm2/s) pueden existir problemas de pérdidas de flujo a

través de los filtros e inyectores.

Si el spray es alterado por el flujo de combustible se puede generar una

coquización del inyector o dilución del lubricante (Demirbas, A. 2007).

Dilución del lubricante: El aceite de motor (lubricante) puede degradarse mucho

más rápido si el combustible utilizado es biodiesel en vez de diésel. El biodiesel

tiende a disolverse más fácilmente en el lubricante que el diésel.

Problemas de corrosión: Pueden aparecer algunos problemas debido a

corrosión y partículas de desgaste en el tanque, que hay que tener en cuenta no

sólo en lo que afecta al motor, sino también respecto a la instalación

especialmente cuando se utiliza biodiesel puro (B100). Algunos materiales se

deterioran con el biodiesel: pinturas, plásticos, gomas, etc.

Estabilidad a la oxidación: Si el biodiesel proviene de un aceite con alta

concentración de ácido linolénico (C18:3) o en general ácidos insaturados (soya,

colza o girasol) presentará problemas de estabilidad a la oxidación debido a que

posee dobles enlaces y oxígeno en su molécula.

Esto es importante a la hora de almacenar durante mucho tiempo el biodiesel. La

utilización de recipientes que contengan cobre, cinc, plomo o alguna combinación

de estos tres afecta de manera muy negativa a la estabilidad ya que forma gran

cantidad de sedimentos, depósitos en los inyectores y colmatación en los filtros.

Por tal motivo se recomienda usar materiales de zinc o acero preferiblemente (Mittelbach, M., Schober, S. 2003).

A bajas temperaturas puede empezar a solidificar y formar cristales, que pueden

obstruir los conductos del combustible, El biodiesel presenta problemas para

funcionar a bajas temperaturas. Generalmente, los Puntos de Congelación (PC),

Puntos de Nube (PN), así como el Punto de Obstrucción por Filtros Fríos (POFF)

son desde ligeramente superiores a muy superiores dependiendo del origen del

éster (soya, girasol o palma). Los glicéridos saturados producen cristalizaciones a

temperaturas relativamente bajas y aumentan el punto de nube y el POFF.


Capítulo III


5.7. Estudio organizacional y técnico

5.7.1. Misión

La misión de Casa Bernabé es contribuir con los cuidados integrales de niños,

niñas, adolescentes y jóvenes, que por diversas circunstancias, son privados de la

convivencia familiar, así como también prevenir situaciones de riesgos en los

niños que por situaciones económicas se ven próximos a sufrir.

Al referirse a cuidados integrales se hace mención de que cada niño cuenta con

mucho amor, atención, educación y alimentación. Esto significa que no se

permitirá que más niños y niñas se vean sumergidos en los vicios y pandillas de

los cuales son víctimas principalmente las personas de escasos recursos.

5.7.2. Visión

Que Casa Bernabé sea:

Un lugar donde se les brinda a los niños, niñas, adolescentes y jóvenes;

protección, atención en sus diversas necesidades, derecho a la educación

primaria, secundaria y educación técnica, mejoras en el nivel de vida espiritual,

asesoría para la identificación y desarrollo de sus dones.

Para cumplir con esta Misión, Casa Bernabé cuenta con las instalaciones y

equipos necesarios que le brindan seguridad, protección y desarrollo a cada niño,

niña, adolescente y joven que ingresa al centro.

6.9. Localización.

6.9.1. Macro localización.

La república de Nicaragua se ubica en el centro del istmo Centroamericano, entre

los 83° y 87° W de longitud y entre los 10° y 14° N de latitud. El país tiene una

superficie total de 130,000 km2 y una superficie terrestre de 121,428 km2. Posee

los dos lagos más grandes del istmo, el lago de Managua o Xolotlán y el lago de

Nicaragua o Cocibolca. Limita al Norte con Honduras, al Sur con Costa Rica, al

Este con el mar Caribe y al Oeste con el Océano Pacifico. Administrativamente, el

país se divide en 15 departamentos y dos regiones autónomas (Atlántico Norte y

Atlántico Sur), la planta procesadora de biodiesel ubicado en el departamento de

Masaya, municipio Nindirí a 26 km del departamento de Managua, ciudad capital

de la república.


6.9.2. Micro localización.

Nuestro estudio monográfico está ubicado específicamente en el municipio Nindirí,

comarca Veracruz, Hogar casa de protección infantil, CASA BERNABÉ, se

encuentra a una distancia de 7 Km al noroeste de la ciudad, coordenadas

geográficas UTM 591106 E 1335841 N, altura aproximada de 130 msnm,

presenta una precipitación anual de 1000 mm, a una humedad relativa de 60% y

una temperatura promedio de 29º c, de acuerdo a los linderos la finca limita al

Norte con comarca Veracruz, al sur con el municipio Ticuantepe a como muestra

la siguiente imagen:

Figura 4. Microlocalización de planta procesadora, utilizando google earth.


6.9.3. Parámetros y criterios técnicos.

En el proceso de obtención de biodiesel con reactor industrial con la capacidad de

55 galones, nos basamos con estándares y normativas de calidad de aceptación

de dicho producto final que se detalla en la siguiente tabla.

Tabla 4. Requerimientos del biodiesel según la norma europea EN 14214

(European Committee for Estandarización, CEN).

Propiedades Unidad

es

Mínimos Máximos Método

Contenido de

metilésteres

% p/p 96.5 - EN 14103

Densidad

(15°C)

kg/m3 860 900 EN ISO 3675

Viscosidad

(40°C)

mm2/s 3.50 5.00 EN ISO 3104

Contenido de

metanol

% p/p - 0.20 EN 14110

EN 14109

Grupo II

metales (Ca +

Mg)

mg/kg - 5.00 EN 14538

6.9.4. Capacidad de producción.

La reacción química que llevó a la obtención de biodiesel se realizó en un reactor

industrial, la estructura consiste en tres tanques de polietileno dos de ellos con 55

galones de capacidad y el tercero con 20 galones de capacidad en este último se

prepara el metóxido de sodio, cada tanque consta de una tapa con cerrado

hermético mediante una brida estanca y que a su vez tienen incorporado toda una

serie de elementos que permiten la introducción de materias primas, además

posee un mezclador, un manómetro, válvula de seguridad, llave de paso para la

decantación del biodiesel y llave de pase para la decantación de la glicerina

cuando la reacción ha concluido.


6.9.5. Programa y proceso de producción.

El procedimiento desarrollado en el presente estudio describe su producción

mediante el proceso con reactor industrial que a diferencia de otros procesos

comerciales existentes en el mercado internacional, el presente se caracteriza por

cuanto el equipamiento de la planta es de fácil obtención y/o construcción, sin

necesidad de tener que recurrir a equipos costosos, que requieren además de

mantenimiento especializado (Ej., centrífugas), y los materiales para su

construcción poseen reducidos costos relativos. El estudio experimental realizado

fue la obtención de biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado en un reactor

industrial con capacidad de 55 galones, definiendo el proceso de producción cada

diez días correspondientes a 3 veces por mes cada uno con duración de 48 horas

para la obtención, resultado de ello la producción de 543.72 litros de

biodiesel/mes.


6. Hipótesis

Si el biodiesel es un combustible libre de azufre y nitrógeno que se obtiene de

grasas vegetales y animales, entonces se puede utilizar como alternativa para

propulsión de vehículos que no daña el medio ambiente y contribuir al desarrollo

de energías renovables funcionando como un proyecto agroindustrial que pueda

abastecer la demanda de combustible diésel en el hogar de protección infantil

Casa Bernabé.


Capítulo IV


7. Diseño metodológico

7.1. Tipo de estudio

En nuestra investigación se hizo uso del estudio experimental ya que se aplicó a

las ciencias Químicas, este trata de una colección de diseños de investigación que

se han utilizado para la manipulación de pruebas controladas de los procesos de

obtención de biodiesel.

7.1.1. Descripción del área de estudio

Las pruebas piloto de obtención de biodiesel se realizaron en los laboratorios del

departamento de química de la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua

(UNAN-Managua). La producción del biocombustible a escala industrial se llevó a

cabo en el hogar de protección infantil Casa Bernabé ubicada en la comarca

Veracruz municipio de Nindirí- Masaya empleando un reactor.

El laboratorio cuenta con espacio para aplicar con seguridad los métodos

químicos, consta de una iluminación adecuada para toda clase de actividades

evitando los reflejos molestos, la superficie de las mesas es impermeable al agua

y resistente a la acción de los reactivos, ácidos, álcalis, disolventes orgánicos y al

calor moderado, también está equipado de lavamanos, campana extractora de

gases y extintores contra incendios.

Se utilizaron los siguientes equipos: balanza analítica marca Ohaus estabilización

rápida de Capacidad: 120g a 320g, sensibilidad: 0.001 g, beaker pyrex de 1000

ml, embudos de separación de 500 ml, agitador térmico potencia (W) 500,

temperatura máx. (ºC) 350, superficie de calentamiento acero inoxidable AISI 304,

magneto de 3 cm de longitud, termómetro de mercurio rango 10-180ºC y pH-

metro rango de medición -2,00 a 16,00 pH.

7.2. Población y muestra

7.2.1. Población

En Nicaragua se utiliza una gran gama de aceites para la preparación de

alimentos entre los que destacan: aceite de soya, aceite de almendras, aceite de

oliva, aceite de girasol, aceite de coco, aceite de semilla de algodón, aceite de

maní, aceite de palma africana, aceite de fécula maíz, etc. todos estos podrían ser

reciclados y procesados para la obtención de biodiesel.

https://explorable.com/es/disenos-de-investigacion


7.2.2. Criterios de selección de la muestra

Se decidió trabajar con aceite de soya reciclado ya que es uno de los más baratos

y de mayor consumo por la población Nicaragüense por un consumo per cápita de

14.65 litro por año (Ministerio de fomento industria y comercio, MIFIC, 2011). Los dos

proveedores de materia prima es el restaurante Arca de Noé ubicado de la iglesia

el calvario 175 metros al sur, Managua. De igual manera el hogar Casa Bernabé

donde se llevó a cabo el proyecto también emplea este tipo de aceite en la

preparación de los alimentos, lo cual facilitó la recolección de materia prima para

la obtención de biodiesel.

7.3. Variables

En el proceso de obtención de biodiesel las variables en estudio fueron; volumen

(aceite AVR), temperatura (ºC), tiempo (Obtención), estrechamente vinculada

entre si y dependientes según la naturaleza del proceso (ver Tabla 1), los cuales

se detallan a continuación:

7.3.1. Variables independientes

Volumen: La capacidad del reactor es de 55 galones pero no se trabajó a su

máxima capacidad, sino con 50 galones (aceite reciclado) como máximo.

Temperatura: Esta variable es controlada en cada uno de las etapas del proceso

de obtención de biodiesel.

7.3.2. Variable dependiente

Tiempo: El tiempo es una de las variables más estudiadas en el proceso de

obtención de biodiesel ya que depende de la variable volumen suministrada al

reactor.


Tabla 5. Operacionalizar

Variables

independientes

Conceptos Indicadores Valores

Volumen Es una magnitud derivada de la longitud, ya que

se halla multiplicando la longitud, el ancho y la

altura. Desde un punto de vista físico,

los cuerpos materiales ocupan un volumen por

el hecho de ser extensos.

Litros

189 L

Temperatura Es una magnitud escalar , está relacionada

directamente con la parte de la energía interna

conocida como «energía cinética», que es la

energía asociada a los movimientos de las

partículas del sistema. A medida de que sea

mayor la energía cinética de un sistema, se

observa que éste se encuentra más «caliente»;

es decir, que su temperatura es mayor.

Grados °C

48-54º

C

Variable

Dependiente Conceptos

Indicadores Valores

Tiempo

El tiempo es una magnitud física con la que se

mide la duración o separación de

acontecimientos, sujetos a cambio, de los

sistemas sujetos a observación; esto es, el

período que transcurre entre el estado del

sistema cuando éste presenta un estado X y el

instante en el que X registra una variación

perceptible para un observador (o aparato de

medida).

Horas

48

horas

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_derivada

http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Objeto_f%C3%ADsico

http://es.wikipedia.org/wiki/Materia

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_escalar

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_f%C3%ADsico

http://es.wikipedia.org/wiki/Observador


7.4. Materiales y métodos

7.4.1. Materiales para recolectar información

El sistema para recolectar la información también se realizó mediante la selección

de las fuentes de información que poseían la credibilidad para establecerlas como

medios de lograr una búsqueda confiable e idónea:

Bibliográficos: Se estableció un sistema que permitió la identificación y verificación

de todo el material recolectado. Se compararon los datos adquiridos a fin de

dictaminar los ajustes necesarios que permitió determinar la validez, confiabilidad

y exactitud de la información. Libros y Monografías que contenían información

relacionada con la obtención, proceso y calidad del biodiesel.

Se utilizaron herramientas de Microsoft Excel para la creación de tablas con el fin

de ordenar y procesar la información obtenida.

Cámaras fotográficas: permitieron captar el momento en el que se realizaron los

experimentos antes, durante y al final de la obtención de biodiesel.

7.4.2. Materiales para procesar datos

Se recolectó y ordenó los datos a través de las fichas o los archivos en la

computadora que permitió la obtención de información realmente necesaria para la

investigación a partir de información recolectada.

7.4.3. Método

Metodología con que se desarrolló la obtención de biodiesel se hace

químicamente alterando la estructura molecular de cualquier aceite orgánico con

el uso de un catalizador químico y de un alcohol. Químicamente se representa de

la siguiente forma:


7.4.4. Mecanismo de la reacción

Los aceites están compuestos básicamente por triglicéridos, o sea moléculas de

ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol que perdió sus radicales oxidrilos

(OH). Los cuales expresados con sus elementos son:

COOCHCH 1623 )(

2CH

COOCHCH 1623 )( CH

COOCHCH 1623 )( 2CH

Para separar el éster (Biodiesel) de esta molécula se agrega alcohol metílico o

etílico con el cual se consigue una reacción en la que por un lado se consigue el

éster y por otro glicerina. Esto se representa por la siguiente reacción:

232163 CHCOOHCCH OHCH 3 332163 COOCHHCCH OHCH 2

CHCOOHCCH 32163 + OHCH 3 332163 COOCHHCCH + OHCH 2

232163 CHCOOHCCH OHCH 3 332163 COOCHHCCH OHCH 2

Aceite + Metanol = Ester (Biodiesel) + Glicerina


Tabla 5. Materiales y utensilios a escala de laboratorio.

Cantidad Material y equipo Foto

1 Balanza Digital

2 Beaker

1 Agitador térmico

1 Embudo

2 Embudos de separación

1 Termómetro

1 Espátula

http://www.pce-instruments.com/espanol/slot/4/artimg/large/bunsen-agitador-magn_tico-digital-mc-8d-1205-304923_575385.jpg


Tabla 6. Reactivos y materia prima utilizados a escala de laboratorio e

industrial

Reactivos Foto

1 litro de aceite vegetal (Reciclado)

200 ml metanol 99% (pureza)

Catalizador hidróxido de sodio (NaOH).


Tabla 7. Materiales y utensilios a escala industrial

Material Foto

1 Balanza

Digital

1 pH-metro

1 Reactor


Tabla 8. Equipo de seguridad a escala de laboratorio e industrial

Equipo Foto

Gafas protectoras

Guantes de látex

Guantes de aislamiento térmico

Gabacha

Botas de hule

Gorro

Mascarilla

Extintor contra incendio


7.5. Fase experimental.

7.5.1. Insumos y suministros para la obtención de biodiesel

7.5.1.1. Aceite de soya reciclado.

El aceite de soya es un aceite vegetal que procede del prensado de la Glycine

wightii. Este aceite es abundante en ácidos grasos poliinsaturados es decir que

posee más de un doble enlace entre sus carbonos.

7.5.1.2. Alcohol Metílico(Metanol)

El alcohol utilizado fue metanol que forma metilésteres. La pureza

del metanol tiene que ser por lo menos del 95%.

7.5.1.3. Catalizador Hidróxido de sodio( Sosa cáustica)

Se utilizó 4.06g de hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica) como catalizador, en

escamas, siendo higroscópico, es decir, que absorbe fácilmente la humedad del

aire, y eso reduce su capacidad para catalizar la reacción. Hay que guardarlo

siempre en recipientes cerrados herméticamente.La cantidad a aplicar de

catalizador depende de la acidez del aceite a emplear.

El NaOH resulta irritante para la piel, las mucosas y son corrosivos para diversos

materiales como el aluminio, el estaño y el zinc. Para el metóxido se debe utilizar

recipientes de HDPE (polietileno de gran densidad), vidrio, acero inoxidable, o

esmaltados.

7.5.1.4. Agua ( Proceso de lavado)

Se requiere agua potable para el proceso de lavado del biodiésel. El efluente

resultante es alcalino y tiene un contenido significativo de jabones, grasas y trazas

de metanol.

7.5.1.5. Energía

Se necesita energía eléctrica (monofásica o trifásica, de 220 voltios) para los

motores, bombas y otros equipos utilizados en el proceso de producción.


7.5.1.6. Tratamiento de efluente en el proceso de obtención de biodiesel

Si de acuerdo con la normatividad nacional fuera necesario tratar el efluente antes

de descargarlo al desagüe, se requerirá de sulfato de magnesio como floculante.

También se puede utilizar una trampa de grasa para separar las emulsiones

formadas durante el proceso de purificación. Así mismo, para la neutralización y

parcial purificación de la glicerina se requiere ácido fosfórico. Este ácido también

puede ser utilizado para facilitar y mejorar los resultados de la etapa de lavado del

biodiésel, aunque no resulta imprescindible. (Gaceta Diario oficial, pág.90, Ministerio de

Fomento Industria y comercio (MIFIC), Nicaragua. Norma técnica obligatoria para regular los

sistemas de tratamiento de las aguas residuales y sus reúso).

7.6. Descripción de los equipos

El sistema cuenta con dos módulos, el reactor y un purificador, además de los

tanques de almacenamiento de insumos químicos tal como lo refleja la Tabla 9.

A continuación se describen las partes. El tanque de almacenamiento de aceite

(T1) Es un cilindro de HDPE vertical abierto y con una tapa y un tamiz de material

que contiene poros pequeños de un tamaño preciso y uniforme que sirve para

limpiar y eliminarlos restos de sólidos que queden en el aceite después de filtrarlo

en el momento del almacenamiento.

El tanque de metanol (T2) es un cilindro de acero inoxidable, que debe

mantenerse siempre en un lugar fresco y seco, bajo sombra, y alejado de

cualquier lugar donde se puedan generar chispas.

Los tanques T3 y T4 pertenecen al reactor. El primero es el tanque de producción

de metóxido (T3), que es donde se prepara el catalizador, este tanque es un

cilindro de HDPE vertical abierto, consta con una tapa unida a un motor que

controla dos aspas metálicas dentro del mismo, estas aspas son las encargadas

de agitar la solución de metóxido para que se vuelva uniforme. El segundo es el

reactor donde se realiza el proceso de la transesterificación (T4). Este cuenta con

un panel eléctrico que controla los motores de agitación y la resistencia del

reactor.


Tal como se aprecia en la figura 6, el panel tiene un display eléctrico, que marca la

temperatura actual dentro del reactor, así como un sistema manual para fijar la

temperatura máxima a la que el termostato deberá desconectar la resistencia.

También están los tres interruptores de encendido y apagado de los motores, (M1

para el tanque de metóxido, M2 para el reactor principal y (R1) de la resistencia.

Cuando alguno de estos interruptores esta encendido se encienden unas luces

indicadoras de color rojo inmediatamente. Finalmente, para seguridad de los

equipos, se cuenta con tres fusibles, uno para cada motor y uno para la

resistencia.

Los tanques T5 y T6 pertenecen al módulo de purificación del biodiésel. El

biodiésel producido por el reactor se trasvasa hacia ellos por la bomba B1. El

primer tanque T5 es utilizado como decantador, y el segundo tanque (T6) es

utilizado como lavador y secador.

Tabla 9. Relación de equipos para la planta de biodiesel

Código Descripción Cantidad Tamaño Material

T1 Tanque de aceite I 207.9 L HDPE

T2 Tanque de metanol I 207.9 L Acero

T3 Tanque de metóxido I 56.7 L HDPE

T4 Reactor I 207.9 L HDPE

T5 Decantador I 207.9 L HDPE

T6 Tanque de lavado I 207.9 L HDPE

BMI Bomba metanol I - Hierro

BI Bomba de

transferencia

I - Hierro

FI Filtro I - Hierro

CI, C2 Panel eléctrico 2 - Metal

VI- VI3 Válvulas I3 - Acero inoxidable


Figura 5. Esquema de la planta de produccion de biodiesel

Figura 6. Panel eléctrico del reactor.


7.6.1. Procedimiento experimental

7.6.1.1. Materiales para la valoración del aceite vegetal reciclado

Gafas protectoras y guantes

Solución indicadora de fenolftaleína

Alcohol metílico(CH3-OH) al 99%

Tres vasos de precipitados de 50 ml

Una bureta de 50 ml

Un soporte para la bureta

Un recipiente de 500 ml

Agua destilada

Un embudo

cinta de pH

Aceite vegetal reciclado.

1. Se midió 10 ml de alcohol metílico (CH3-OH) en cada uno de los tres vasos de

precipitados de 50 ml.

2. Se añadieron 2-3 gotas de la disolución de fenolftaleína al alcohol de cada

vaso de precipitados y se agitó para mezclar los líquidos.

3. Se añadió 1 ml de aceite reciclado a cada vaso de precipitados y se agitó para

disolverlo.

7.6.1.2. Disolución de referencia

1. Se disolvió 1 gramo de hidróxido sódico en un litro de agua destilada.

2. Usando un embudo, se vertió la disolución en la bureta.

7.6.1.3. Valoración

1. Se colocó uno de los vasos de precipitados con la disolución a analizar debajo

de la bureta.

2. Se anotó la cantidad inicial de la disolución de referencia en la bureta.

3. Lentamente se añadió la disolución de referencia al aceite y alcohol.

4. Se agitó el vaso de precipitados.

5. Se continuó añadiendo la disolución de referencia a la disolución de aceite y

alcohol hasta que se consiguió un color rosa claro y que permaneció así durante

30 segundos aproximadamente. (Se detuvo la titulación).

6. Se anotó el volumen usado de la disolución de referencia (en ml) de la forma

siguiente:

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_metilo

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_hidroxilo

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_metilo

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_hidroxilo


Volumen final – Volumen inicial = Disolución de referencia usada.

7. Se repitió el procedimiento ocho veces y se anotó la cantidad usada de la

disolución de referencia en ambas pruebas.

8. Se calculó el volumen medio de la disolución de referencia usado en las ocho

pruebas (T).

Tabla 10. Valoración

№ de muestra ml de NaOH

1 0.6

2 0.5

3 0.6

4 0.6

5 0.5

6 0.5

7 0.6

8 0.6

= 0.56

9. Para determinar la cantidad de catalizador y reactivos que se utilizaron para

hacer el biodiesel a partir de aceite vegetal usado se utilizó la siguiente formula.

Por cada litro de aceite, añadir 200 ml de metanol y X gramos de hidróxido sódico,

donde X = T (volumen promedio de la disolución de NaOH) +3.5 gramos.

Referencia (en ml) de la forma siguiente:

X= T+ 3.5 g (si el pH fuera neutro)

X= 0.56 ml + 3.5 g / 1ml

X= 4. 06 g de hidróxido de sodio

Produciendo biodiesel después de haber sido calculada la cantidad apropiada de

catalizador (hidróxido sódico), ya se está listo para la producción del biodiesel.

Estas instrucciones sirven para hacer lotes de 200 ml, pero el procedimiento

puede ser ampliado o reducido multiplicando las cantidades de aceite, metanol e

hidróxido sódico por el mismo factor.


7.6.2. Preparación del metóxido

Advertencia Se debe tratar al metóxido de sodio con extremo cuidado. No respirar sus vapores.

Si se cae sobre la piel produce una quemadura que muchas veces no se nota

porque va matando los nervios. Hay que lavar la zona con abundante agua.

Cuando se manipula metóxido de sodio se debe tener siempre cerca agua.

El metóxido se prepara en un matraz pyrex, con el cuello estrecho para evitar

salpicaduras. La mezcla produce una reacción exotérmica desprendiendo vapores

de metanol. La reacción tarda15 minutos.

1. Se midió 200 ml de metanol y se vertieron en un matraz de 1000ml.

2. Se pesó 4.06 g de hidróxido de sodio por cada 200 ml de metanol que se

utilizaron.

3. Se añadió el catalizador al metanol en el de 1000ml. Con la ayuda de un

agitador magnético se mezcló la solución por 5 minutos hasta que la

mezcla estuviera totalmente homogénea para obtener metóxido de sodio.

4. Se empezó el proceso en cuanto se disolvió todo el catalizador.

El metóxido de sodio se prepara tratando cuidadosamente al metanol con sodio:

Hidróxido de sodio + Metanol = Metóxido

NaOH + CH3OH NaOCH3

Proceso de Transesterificación

Es el proceso que convierte los aceites y grasas en biodiésel.

Para que la reacción química se produzca sin problemas, se calentó el aceite

hasta aproximadamente los 48-55º C (120-130º F).

Para mezclar se utilizó un agitador térmico, un giro demasiado rápido produce

burbujas, salpicaduras y perjudica el producto final. Para conseguir un buen

resultado se ajustó la velocidad a 50 revoluciones por minuto (RPM).

Luego se vertió el metóxido en el aceite, agitado por un tiempo de 50 a 60

minutos, (La reacción suele completarse en media hora) pero es mejor agitar

durante más tiempo debido a que los ácidos grasos se separan de la glicerina, y el

metanol se une a ellos formando metil ésteres ó etilésteres (si se utiliza etanol). El

hidróxido de sodio estabiliza la glicerina.


7.6.2.1. Reacción

Se precalentó el aceite a 55º C luego se vertió el metóxido con mucho cuidado

sobre el aceite. Se deberá tapar el recipiente donde se lleve a cabo la reacción.

Haciendo uso del agitador magnético se debe mezclar durante treinta minutos con

una velocidad de agitación 50 revoluciones por minutos (RPM).

7.6.2.2. Trasvase y separación.

En cuanto termina la reacción se vierte la mezcla en un beacker de 2000 ml de

capacidad.

La mezcla se deja en reposo durante 48 horas. La glicerina por ser más densa

formará una capa oscura en el fondo claramente separada de la capa de biodiésel

que flota encima, de color claro.

El biodiesel obtenido fue de color amarillo pálido más parecido al ámbar (El color

exacto de estas dos capas depende del aceite empleado). El biodiesel puede estar

cristalino o turbio.

Debido a la diferencia de densidades entre la glicerina y el biodiesel la glicerina se

sedimenta y es lo primero que se decanta abriendo la llave de pase, después de la

separación se decanta el biodiesel.

7.6.2.3. Decantación para separar el biodiésel de la glicerina

Dejar que la mezcla repose y se enfríe, como mínimo, 24 horas. La glicerina forma

una masa gelatinosa y más oscura en el fondo y los metilésteres (biodiésel) flotan

encima.

Otra alternativa consiste en dejar que la mezcla repose al menos durante una hora

después de la reacción, manteniendo la temperatura por encima de 38ºC (100ºF).

De esta forma la glicerina se mantiene semilíquida (solidifica por debajo de 38ºC).

Después hay que decantar el biodiesel con precaución para evitar que la glicerina

se mezcle.

7.6.2.4. Restos de jabón

El biodiesel obtenido posee partículas de jabón por la reacción del sodio (Na+) con

los ácidos grasos. El aceite también puede contener agua. El jabón se forma

porque el ion sodio (Na+) del hidróxido de sodio (NaOH) reacciona con los ácidos

grasos en presencia de agua.


Si hay un exceso de agua en la mezcla durante la reacción, se forman más

jabones de lo normal. El aceite que ha sido cocinado puede contener agua y hay

que eliminarla a través del calentamiento previo.

Es muy importante eliminar la presencia de agua antes de la preparación del

metóxido. Todos los objetos que entren en contacto con la lejía deben estar

totalmente secos.

7.6.3. Proceso de lavado y secado del biodiésel

El biodiesel debe someterse a un proceso de lavado y secado, para elevar su

calidad y desempeño como combustible.

Se hace el lavado con 500 ml de agua para cada uno de los tres lavados que se

realicen haciendo uso de embudos de separación, agitando durante 10 minutos,

luego, se deja reposar por 4 horas hasta que se ve claramente la separación de

los dos líquidos.

El proceso de lavado se realiza en tres momentos y tiene como finalidad eliminar

los residuos jabonosos que pueden quedar mezclados con el combustible y a su

vez neutralizarlo ya que la soda cáustica utilizada como catalizador lo deja

alcalino.

Una vez que se formen dos fases se abre la llave del embudo para drenar el

agua con los jabones disueltos, cuando empiece a salir biodiesel se cierra la llave.

El agua que se descarta de este proceso tendrá una apariencia turbia. De la

misma forma se realizaran los dos siguientes lavados para retirar todo el jabón.

7.6.3.1. Secado

A escala de laboratorio

El biodiesel se calienta lentamente a 55º C hasta que el agua que este contiene se

evapore completamente.

El biodiesel seco tiene un aspecto translucido y cristalino.


A escala industrial

El biodiesel es depositado en secador que consiste en un dispositivo similar al

reactor de biodiesel, salvo que su tanque interior no es de acero inoxidable. En

este se procede al secado por medio de las resistencias eléctricas de calefacción

que entregan calor al biodiesel, de esta manera se logra quitar el contenido de

humedad que puede contener el mismo.

Para realizar este procedimiento se calienta el biodiesel hasta alcanzar una

temperatura de 100 °C de manera de asegurar la evaporación del contenido de

agua en el mismo.

7.6.3.2. Descripción del flujograma

Este proceso inicia con el filtrado, mediante el uso de unas mallas metálicas.

Posteriormente, se deja sedimentar durante una semana aproximadamente para

poder separar el aceite de restos sedimentables. Se toma una muestra y se realiza

la titulación para determinar la cantidad de catalizador.

Para convertir el aceite en Biodiesel se requiere de la transesterificación. El aceite

tratado previamente se transfiere desde el tanque de almacenamiento hasta el

reactor, donde se calienta hasta 55°C, se enfría para luego incorporar el metanol

y el catalizador (NaOH).

Cuando se haya producido la reacción, se obtiene biodiesel y glicerina. Para

obtener un producto de mayor calidad, se procede a limpiar el biodiesel: lavando,

secando y filtrando

7.6.4. Equipos Utilizados

El proceso se llevará a cabo en un reactor como se menciona anteriormente se

emplea un tanque mezclador para poder facilitar el abastecimiento adecuado de

materias primas; de acuerdo a la situación empleada, cuando se están cargando

los reactivos (10min) el tiempo de carga es menor al tiempo de descarga (30min) y

al tiempo de reacción (60min), además termina una vez la descarga del reactor, el

cargue del metóxido proveniente del mezclador no se puede hacer

inmediatamente, ya que se carga primero el aceite para hacer el proceso de

precalentamiento (8 min).


7.6.5. Mezclado de materias primas

En esta fase el metanol es mezclado en un tanque con hidróxido de sodio (NaOH),

para así obtener la solución de metóxido, para posteriormente adicionarla al

reactor y mezclarla con el aceite, este proceso se realiza en diferentes tanques.

Adición al reactor

El metanol y el hidróxido de sodio (NaOH) se carga al reactor al mismo tiempo que

el aceite dando inicio al calentamiento y la agitación para formarse la reacción de

transesterificación, utilizando la cantidad de 37.8l de metanol y 767.34gr de NaOH

respectivamente a razón de los 189 litros de aceite vegetal reciclado destinado al

proceso.

El mezclado de las materias prima se realizan en dos etapas, primero para el

metóxido y posterior se le adicionan la solución homogénea al reactor, esto con el

fin de facilitar el contacto entre los componentes al inicio de la reacción y la

solubilidad del mismo.

Reacción y separación.

Para esta etapa no se cuenta con otra alternativa en cuanto a condiciones del

proceso debido a que se determinó la ruta química como transesterificación

catalítica en medio básico con metanol, la cual se lleva a cabo en condiciones de

presión atmosféricas y temperaturas cercanas al punto de ebullición del metanol;

la separación del biodiesel y la glicerina se puede llevar a cabo mediante la

decantación, dejando la mezcla en el tanque durante un tiempo superior a 12

horas y por diferencia de densidades obtener las dos sustancias, el proceso se

lleva a cabo a temperaturas ambiente y presión atmosférica.

Lavado por agitación

Consiste en adicionar agua al biodiesel y agitar durante un período de tiempo

(aproximadamente de una hora) de esta manera se desplazan las impurezas este

procedimiento se debe repetir por cuatro veces de ser necesario.


Secado

Para esta etapa no se cuenta con otra alternativa en cuanto a condiciones del

proceso. Se eligió una temperatura de 110°C ya que con esta se garantiza la

evaporación del agua. Con temperaturas más altas se podrían descomponer los

carotenos (antioxidantes) los cuales son compuestos que contribuyen a la

estabilidad del biodiesel.

El secador es un tanque cilíndrico y agitador con el fin de tener un calentamiento

uniforme, el método empleado para el calentamiento es vapor a baja presión se

empleara una bomba de desplazamiento positivo de engranaje para trasegar el

aceite al tanque del reactor, ya que esta permite manejar fluidos de altas y bajas

viscosidades. Además son de fácil mantenimiento, operación confiable y alta

eficiencia.

Para trasegar la solución de biodiesel para el lavado se empleará una bomba

centrifuga ya que estas bombas tienen una gran holgura ofrecida al paso de los

fluidos, la ventaja primordial de una bomba centrifuga es la simplicidad, el bajo

costo inicial, el flujo uniforme (sin pulsaciones), el pequeño espacio necesario para

su instalación, los costos bajos de mantenimiento, el funcionamiento silencioso y

su capacidad de adaptación para impulsos por motor y turbina.

Agitador para el reactor

El agitador utilizado es de tipo ancla ya que permite trabajar altas viscosidades,

barre todo el volumen del diésel permitiendo una correcta homogenización y

evitando estratificaciones.

Agitador para el secado y tanque mezclador

El agitador empleado es de tipo ventilador, debido a que estos se usan

extensivamente para altos flujos y aplicaciones de bajo corte, se emplea en

actividades de mezclado y suspensión de sólidos.


Figura 7. Flujograma del proceso para la obtención de biodiesel a partir de

aceites reciclado.

El proceso de obtención se detalla de la siguiente forma:


Capítulo V


8. Análisis de resultados

8.1. Cálculos de NaOH utilizados en la obtención de biodiesel

1000 ml de aceite 4.06 g de NaOH

189,000 ml de aceite X g de NaOH

X= 767.34 g de NaOH

0.767 kg

8.2. Cálculos para determinar los mililitros de metanol utilizados en la

obtención de biodiesel

1000 ml de aceite 200 ml de metanol

189,000 de aceite X ml de metanol

X= 37,800 ml de metanol ≈ 37.8 L

8.3. Balance para el metóxido

F1NaOH 767.34 g/día

F2 Metanol 37.8 /día Metóxido 37.8 L/día F3

F1+ F2= F3

767.34 g de NaOH, actúan como catalizador

0.767 kg

Tanque mezclador para el metóxido


8.4. Balance en el reactor

F1189 L/día Aceite Biodiesel 180L/día F3

F2 37.8 L/día Metóxido Glicerina F4

F1+ F2= F3+ F4

F4 = F1+ F2 - F3

F4 = 189 + 37.8 - 180

F4 = 46.8 L/ día de glicerina

8.5. Balance en la etapa de sedimentación

F5 Biodiesel +Glicerina +Impurezas F6 188.5 L Biodiesel+ traza impu

F7 L de Glicerina

F7 =F5 – F6

F7 = 226.8 –188.5

F7 = 38.3 L de Glicerina

8.6. Balance en el lavado

50 L/día de agua

F6 188.5 L Biodiesel + trazas impureza F7 188.5 L de Biodiesel+ 50 L

H2O

Trazas de impurezas (7.26L)+ 100% de H2O

Reactor para la reacción de

transesterificación

Sedimentador

Lavado


8.7. Balance en el secado

F8 181.24L de Biodiesel Biodiésel seco 181.24L/día

H2O(g)

Tabla 11. Rendimiento porcentual del proceso.

Entrada % Total

0.34 % de hidróxido de sodio

(NaOH)

0.767 kg de NaOH

100%

16.61% de metanol (CH3 OH)

37.8 litros de CH3 OH

83.05% de aceite

189 litros de aceite

Salida

100% 181.24 litros

79.82% de biodiesel

38.3 litros de glicerina

16.86% de glicerina

Trazas de impureza (Lavado-

secado)

3.3%= 7.5 litros

Secado


Tabla 12. Control de calidad de biodiesel.

Parámetro Descripción Instrumento Diésel Biodiesel

Densidad

g/cm3

La densidad del biodiesel se

usa para asegurarse que el

producto es de alta calidad

(biodiesel puro).

Picnómetro de

vidrio

Rango: 0.700-1.00

Largo: 300mm

código:

LS-0454

Marca: “LUDWIG

SCHNEIDER"

0.50-1 0.94

pH El pH es una medida

de acidez o alcalinidad de

una disolución. El pH indica la

concentración de iones

hidronio [H3O]+ presentes en

determinadas disoluciones.

Por lo tanto la medida de pH

del biocombustible deberá ser

básica.

pH-metro.

Modelo:HI 9124

Rango: 2-16

Resolución:0,01

pH

77.5 7.2

Viscosidad

a

35°C

La alta viscosidad en el

biodiesel puede llevar a una

pobre combustión y daño a los

motores. Puede ser una

indicación de contaminación

de aceites, grasas (base de

éster) que no fue convertido

en el proceso de producción.

Viscosímetro

Transmisor de

viscosidad y

Temperatura

Modelo: 9200.

Marca: Sofraser

1.9-6 3.74

http://es.wikipedia.org/wiki/Acidez

http://es.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)


8.7.1. Equipo portátil de control de calidad

Existen tres razones principales por las cuales se decidió trabajar con equipos

portátiles de Control de calidad:

1. Los procesos de producción y comercialización son muy rápidos y el

Equipo fijo de laboratorio no puede seguir el paso para dar una

Respuesta que permita tomar una decisión.

2. El equipo fijo de laboratorio no se puede llevar al campo.

3. El costo por análisis es caro para el equipo fijo de laboratorio mientras que en

el equipo portátil, usando otra forma de medición, baja sensiblemente el costo

unitario.

Tabla 13. Control de calidad de biodiesel obtenido en las mediciones

№ de lote Densidad g/cm3 Viscosidad (mm2/s) pH

1 0.93 3.8 7.3

2 0.92 3.8. 7.4

3 0.95 3.7 7.

4 0.95 3.6 7.2

5 0.95 3.8 7.

=0.94 = 3.74 =7.2


Capítulo VI


9. Estudio financiero.

El estudio financiero es la parte donde se resumen sistemáticamente toda la

información que está plasmada anteriormente para cuantificar todas las

inversiones que lleva el proyecto donde se presentaran los cálculos de costos

(inversión y operación), ingresos (directos e indirectos), flujo financiero, así como

la evaluación financiera, considerando si la ejecución del proyecto va a necesitar

fuente de financiamiento.

9.1. Inversiones fijas

Tabla 14. Inversión fija.

Descripción U/M Cantidad Costo

Unit(C$)

Costo

Total(C$)

Beaker pírex(1000ml) Ud 2 444.63 889

Embudo separación Ud 1 805 805

Termómetro(10-180C) Ud 1 540 540

Espátula Ud 2 62.5 125

Gafas de protección Ud 2 45 90

Nasobuco Ud 10 7 70

Gorros(Malla) Ud 10 5 50

Botas de hule Par 2 200 400

Gabacha Ud 2 300 600

Guantes aislantes Par 3 54 162

Guantes de látex Caja 1 70 70

Total(C$) 3801

Fuente. Cálculos propios.

Precios actuales consultados en casas comercializadoras de productos. En la

tabla de inversión fija conlleva los parámetros que se sacan depreciación como

infraestructura, herramientas, equipos de seguridad utilizados en proceso de

obtención de biodiesel.


Tabla 15. Equipos y herramientas de laboratorio- industrial.

Descripción Precio total(C$) Precio total($)

Reactor industrial 100,000 5,027.933

Agitador térmico 5,130 191.06

Balanza analítica 2,248 83.66

Picnómetro 1,020 127.43

Viscosímetro 2,121 202.70

Extintor de incendios 1,600 186.03

Phmetro 2,000 175.01

Total (C$) 114,119 5,993.84

9.2. Inversión diferida.

Tabla 16. Inversión diferida.

Descripción C. Unit (C$) C. Total (C$)

Elaboración del proyecto 3000 3000

Inscripción alcaldía 1100 1100

Inscripción DGI( Persona natural) - -

Registro sanitario - -

EIA-Valoración ambiental. - -

Total 4,100

Esta tabla representa los gastos que incurre la elaboración del proyecto,

legalización de planta procesadora, permiso emitido por el MINSA(gratuito) para el

funcionamiento normal del proyecto, valoración ambiental emitido por Ministerio de

ambiente y recursos humanos(MARENA), patentes y permisos gastos legales,

para e inicio y ejecución de proyecto de los antes mencionados, solo estamos

valorando la inversión que llevo la elaboración del documento e inscripción en la

alcaldía dado que los permisos sanitarios y ambientales según legislación son

gratuitos a conformidad de leyes y decretos.


9.3. Capital de trabajo.

Para el cálculo de capital de trabajo requerido se determinó los costos operativos

anuales debido a que en estos se encuentra costos de producción, administrativos

y financieros.

Tabla 17. Capital de trabajo.

Concepto Costo/año(C$) Costo total(C$)

Costo de producción 258,259.41 2053,037.15

Gastos administrativos 43,200.00 1670,055.53

Capital de trabajo 301,459.41 3723092.67


Tabla 18. Inversión Total

Concepto Costo total/año (C$)

Inversión fija 133,125.30

Inversión diferida 4,100

Capital de trabajo 301,459.41

Total 438,684.71


9.4. Costos operativos

Los costos operativos son bienes o servicios que se necesitan para poner en

marcha el proyecto tales como: costos de producción, administración y venta así

como también los gastos financieros. Cada uno de estos costos será mostrado en

una tabla independiente luego se mostraran en una única tabla.

Tabla 19. Costos Operativos.

Descripción Costo total C$ Costos 4 años(C$)

Costos de producción 258,259.41 1,077,578.62

Costos Administrativos 43,200.00 172,800.00

Total 301,459.41 1,250,378.62


La tabla anterior refleja todos los costos operativos que están dentro del

funcionamiento del proyecto y estos se utilizan para retornar el capital de trabajo.


9.5. Costos de Producción

En el siguiente cuadro se muestran los costos de producción necesarios en todo el

ciclo de vida útil del proyecto los que están representados por Costo de

Producción directa e indirecta respectivamente.

Tabla 20. Costos de Producción anual.

Reactivos e insumos

Descripción U/M Cantidad Precio(C$) Costo

total(C$)

Costo

total(5

años)

Metanol Barril 2.45 280 18,419.10 1,105,145.99

Hidróxido de

sodio(NaOH)

kg 2.3 19 1,173.35 70,401

Aceite vegetal Usado. Barril 2.5 19 1,275.38 75,522.80

Total 5 años 2,093,816.99

Fuente: Cálculos propios.

En la tabla se muestran los costos de producción necesarios en todo el ciclo de

vida útil del proyecto los que están representados por costo de Producción directa

e indirecta respectivamente.

Tabla 21. Gastos administrativos.

Gastos administrativos

Concepto U/M Costo mensual(C$) Costo anual(C$)

Energía(KW) Mes>350kw 850 10,200

Agua potable Mes 250 3,000

Químico Proceso/mes 2,500 30,000

Total (C$) 43200



Tabla 22. Depreciación acumulada

Descripción

Precio

total(C$)

Precio

total($)

Año

1 2 3 4 5

Reactor

industrial

100,000 3,724 20,000 20,000 20,000 20,000 20,000

Agitador térmico 5,130 191 1026 1,026 1,026 1,026 1,026

Balanza

analítica

135,373 5,042 449.5 449.5 449.5 449.5 449.5

Picnómetro 1,020 38 204 204 204 204 204

Viscosímetro 2,121 79 424 424 424 424 424

Extintor de

incendios

1,600 60 320 320 320 320 320

Phmetro 2,000 74 400 400 400 400 400

Depreciación

total(C$)

247,244 9,208 22,824 22,824 22,824 22,824 22,824

Valor de

rescate(C$)

224,420 201,597 178,773 155,950 133,126

En este caso se muestra el cálculo de la depreciación anual y el valor de rescate

de las inversiones en activo fijo que se lleva en este proyecto. A continuación se

muestran los porcentajes de depreciación autorizados por la DGI: Infraestructura:

10% (10 años de vida útil), Equipos: 20% (5 años de vida útil)

Tabla 23. Producción estimada (5 años).

Producto final Años

1 2 3 4 5

Biodiesel(directo)

L

6524.64 6655.13 6788.24 6924.00 7062.48

Glicerina(indirecto)

L

1378.8 1406.38 1462.63 1521 1581.98

En la tabla anterior refleja la estimación de producción a los próximos 5 años, con

incremento en la producción de 2% y 4% a partir del 2do y 3er año

respectivamente.


Tabla 24. Precios.

Precio estimado biodiesel/litro (5 años).

Producto final Años

1 2 3 4 5

Biodiesel 48.7 58.92 64.80 71.30 78

Glicerina. 80.55 88.60 107.00 118 130.00


Para determinar proyección de precios se utilizó herramienta financiera calculando

el VALOR FUTORO DEL PRODUCTO de la siguiente forma:

Valor futuro= valor presente *(1+i)n dónde:

VF= Vp * (1+i)n

I= 10% n=5 años VF = vp (1+10%)5

VF=48.7 (1+0.10) 5

VF=48.7 (1.61) 5

VF= 78

Tabla 25. Ingresos.

Concepto

Años

1 2 3 4 5

Biodiesel(C$) 237,496.90 251,896.78 256,934.71 262,073.41 267,314.87

Glicerina(C$) 111,062.34 124,604.91 156,501.52 179,494.08 205,657.63

Total(C$) 348,559.24 376,501.69 413,436.23 441,567.49 472,972.50


Esta tabla refleja los cálculos de ingresos directos anuales de acuerdo a la

producción marcada y los precios considerando el 5% de la inflación, los ingresos

indirectos son los generados por la venta de glicerina como producto secundario.


10. Flujo financiero.

El flujo financiero es una herramienta para determinar y reflejar cuentas que se

generan en la ejecución de un proyecto (ingresos, egresos) de igual manera

permite realizar una proyección del comportamiento del mismo tomando en cuenta

la inversión con y sin financiamiento bancario como se muestra en siguiente tabla.

11. Evaluación financiera.

11.1. Cálculo de Valor actual neto (VAN).

Para el cálculo de la VAN se determinó el factor de descuento de 19.64%.

Obtenidos de la siguiente manera.

En este estudio describiremos las inversiones totales para la ejecución de este

proyecto donde se calcularan los costos de la inversión fija, inversión diferida y

capital de trabajo. También se determinarán tanto los ingresos (directos e

indirectos) como los egresos, flujo financiero así como la evaluación financiera que

representa toda la información, aquí se evaluará la TREMA, VAN y Relación

Beneficio-Costo para determinar si el proyecto es aceptable o rentable su

ejecución

Para el cálculo de la TREMA se trabajará con una tasa de inflación promedia de

9.55%, el cual es un rango que se espera para el año 2015 y un nivel de riesgo

10% debido a que no es un proyecto de mucho riesgo, además la vida útil es a

mediano y largo plazo.

Para el cálculo de la TREMA se utilizó la siguiente fórmula correspondiente:

i + if + (i * if).

Donde i es la inflación e if es el nivel de riesgo de la inversión.

TREMA= 9.55+10+ (0.955*0.10)

TREMA= 19.55+ 0.0955

TREMA= 19.64%

Tabla 26. Flujo financiero del proyecto sin financiamiento.

Descripción Años

0 2015 2016 2017 2018 2019

Inversión total 438,684.71

Inversión Fija 133,125.30

Inversión diferida 4,100.00


Total de ingresos 348,559.24 376,501.69 413,436.23 441,567.49 472,972.50

Total de egresos 325,102.91 330,267.50 335,535.50 338,218.12 340,931.50

Costos operativos 301,459.41 306,624.00 311,892.00 314,574.62 317,288.00

Costo de producción 258,259.41 263,424.00 268,692.00 271,374.62 274,088.00

Gastos administrativos 43,200.00 43,200.00 43,200.00 43,200.00 43,200.00

Depreciación 22,824 22,824 22,824 22,824 22,824

Amortización 820 820 820 820 820

Utilidad bruta 23,456.33 46,234.19 77,900.73 103,349.37 132,041.00

Impuesto/renta %

Utilidad neta 23,456.33 46,234.19 77,900.73 103,349.37 132,041.00

Depreciación 22,824 22,824 22,824 22,824 22,824

Amortización 820.00 820.00 820.00 820.00 820.00

Valor de rescate 224,420 201,597 178,773 155,950


Flujo neto financiero -438,684.71 428,812.31 516,725.34 596,379.18 673,175.29 756,531.08


Para el cálculo del factor de descuento se realizará la siguiente fórmula: 1/ (1+i) n.

Donde, i es la TREMA, y n el número de año.

Este cálculo nos permite actualizar (traer el valor presente) los flujos netos del

proyecto, es un indicador que nos permite determinar si el proyecto es rentable o

no rentable. A continuación se presenta el cálculo de la VAN positiva.

Tabla 27. Cálculo del Valor actual Neto positiva

Año Flujo neto financiero Factor descuento 19.55 Flujo neto descontado

0 -438,684.71 1 -438,684.71

1 351,773.20 0.83 291,971.75

2 351,773.20 0.70 288,188.70

3 411,698.14 0.58 268,691.078

4 463,260.48 0.49 252,129.73

5 514,550.47 0.40 2,962,80.995

VAN= Flujo neto descontado – inversión total.

VAN= 1397262.26--438,684.71

VAN=1835946.97

Cálculo de RELACION BENEFICIO- COSTO. ( R B/c)

Rb/c: INGRESOS TOTALES/ EGRESOS TOTALES.

R b/c: 2, 971,623.20

1, 670,055.53

R b/c: 1.78




proyecto, dándonos como resultado que al proyecto se le podía exigir un 19.64%

de factor de descuento representado con un VAN positiva, relación beneficio-costo

como indicador de rentabilidad (R B/C) de 1.78 demostrando que el proyecto es

RENTABLE aunque se comprueba los altos costos de producción que permiten

sea valorado como un proyecto a largo plazo.

El cálculo del valor presente neto permite al inversionista conocer si la inversión

que va a realizar tendrá ganancias a través de los años, se calculará el valor

actual del dinero tomando en cuenta el horizonte de evaluación que es de siete

años en este proyecto.


12. Estudio de impacto ambiental- base legal jurídica.

En el proceso de establecimiento y ejecución de planta procesadora con el fin de

obtener biodiesel a escala industrial existen legislaciones, decretos y leyes que

rigen el funcionamiento externo del mismo entorno al medio ambiente.

Categoría Ambiental III: Los proyectos considerados en la Categoría Ambiental III

son proyectos que pueden causar impactos ambientales moderados, aunque

pueden generar efectos acumulativos, por lo que quedaran sujetos a una

valoración ambiental , como condición para otorgar la autorización ambiental

correspondientes proceso de valoración Ambiental y emisión de la autorización

ambiental correspondiente. El proceso de valoración ambiental correspondiente

quedara a cargo de las Delegaciones territoriales del MARENA o consejos

regionales en el ámbito de su territorio. Será administrado por MARENA a través

de las Delegaciones territoriales, en coordinación con las Unidades Ambientales

Sectoriales y Municipales pertinentes, según el tipo de obra, proyecto, industria o

actividad. En el caso de las Regiones Autónomas, el Sistema será administrado

por los Consejos Regionales a través de la Secretarias de Recursos Naturales y

Medio Ambiente (SERENA), en coordinación con el Ministerio del Ambiente y los

Recursos Naturales.

Ley 217, Artículo 27.- ley de medio ambiente y recursos naturales. El sistema de

permisos y evaluación de impacto ambiental será administrado por el Ministerio

del Ambiente y Recursos Naturales, en coordinación con las instituciones que

corresponda. El MARENA estará obligado a consultar el estudio con los

organismos sectoriales competentes así como con los Gobiernos Municipales. En

el caso de las Regiones Autónomas de la Costa Atlántica el sistema será

administrado por el Consejo Regional respectivo, y en coordinación con la

autoridad que administra o autoriza la actividad, obra o proyecto en base a las

disposiciones reglamentarias, respetándose la participación ciudadana y

garantizándose la difusión correspondiente.

Se expresaran los posibles efectos que se tendrán en el diseño, construcción y

operación de la planta; tomando en cuenta la duración y los daños que pueden

causar en el suelo, aire, agua y salud humana, por lo tanto se aplicaran técnicas

en las cuales se determinara la distribución de cómo, cuándo y dónde ocurre,

incorporando todos aquellos elementos en los que una actividad influye para que

surjan impactos significativos al ambiente.


Factores ambientales físicos: Aire, Agua, Suelo, temperatura del ambiente,

entre otros.

Factores ambientales bióticos o biológicos:

Flora y Fauna. Debido a estos factores cada una de las actividades se analizaran

y se determinara el grado de contaminación que puedan tener al medio ambiente,

esto servirá para establecer un plan de medidas ambientales o de mitigación y

prevenir la contaminación a nuestro medio ambiente y desde luego evitando

posibles enfermedades.

Calidad de las aguas superficiales

El predio no colinda o se roza con cuerpos de agua superficial. Para la etapa de

preparación en el caso del trazo y nivelación se realizara la racionalización de este

recurso que será proporcionado por medio de pipas, al igual que en la fase de

construcción. Las aguas residuales que se generen durante la etapa de

preparación del sitio serán vertidas a las aguas sanitarias del municipio. Por lo que

se considera un impacto mínimo o nulo a la calidad del agua.

Drenaje-Flujo

El proyecto no afecta el drenaje o flujo de algún río, arroyo u otro cuerpo de agua,

ya que no colinda con ningún cuerpo de agua, considerándose un impacto de

grado mínimo o nulo, referente a este recurso el proyecto no tiene relación con las

aguas subterráneas como para afectar el flujo o caudal de algún acuífero. Por lo

que se ha considerado un impacto ambiental mínimo o nulo ya que no se encontró

ningún yacimiento de agua.

Emisiones a la atmósfera

El uso de vehículos transportando material e insumos implica la generación de

humos y gases, de manera temporal. Este impacto se considera menor y

prácticamente no existen medidas efectivas para controlar el impacto negativo.

Aunque apliquen las normas para el control de emisiones en los vehículos que

utilizan gasolina y diésel. El impacto es adverso no Significativo.


Capítulo VII.


Conclusiones

El proyecto obtención de biodiesel a partir de aceite vegetal reciclado se llevó a

cabo en el hogar de protección infantil Casa Bernabé comarca Veracruz municipio

de Nindirí, Marzo-Diciembre de 2014.

El aceite vegetal es una materia prima óptima hacia la obtención de biodiesel.

Para la producción a partir de este aceite se hicieron pruebas de laboratorio para

conocer el pH y calcular la cantidad de catalizador utilizado, asegurando de esta

manera la calidad del biodiesel.

Se realizaron pruebas a escala de laboratorio y posterior se realizó la obtención de

biodiesel a escala industrial haciendo uso de un reactor capacidad 55 galones

donde se obtuvo el biodiesel

El biocombustible obtenido cubre parcialmente la demanda de los vehículos en el

hogar, debido a la falta de materia prima (AVR); aunque actualmente se está

tramitando la donación de aceite vegetal reciclado en algunas empresas.

Al biodiesel obtenido se le hizo pruebas del funcionamiento en una cortadora de

césped la cual funcionó y posteriormente se realizaron las pruebas en uno de los

vehículos con las siguientes especificaciones: Toyota color blanco, marca Hilux,

motor diesel, pertenecientes al Hogar Casa Bernabé.




proyecto, obteniendo como resultado TREMA 19.55%, VAN positiva mayor a la

inversion, relación beneficio-costo como indicador de rentabilidad (R B/C) de 1.78

lo que significa que por cada córdoba invertido se obtiene C$0.78 córdobas de

utilidad neta.


Recomendaciones

En vista que el proyecto es nuevo en Nicaragua se hacen las siguientes

recomendaciones:

El almacenamiento del aceite debe ser por períodos cortos de tiempo (no más de

un año), ya que se oxida y los contenedores deben estar aislados del agua y la

humedad para evitar su descomposición.

La glicerina obtenida como sub-producto del biodiesel debe ser tratada para su

aprovechamiento ya que tiene muchas aplicaciones tales como elaboración de

detergentes, aditivos alimentarios, cosméticos, lubricantes, etc.

Se recomienda dar tratamiento al agua residual obtenida del lavado del biodiesel

usando un floculante o utilizando trampas de grasas.

Se recomienda hacer una compra de una torre de lavado de biodiesel para una

mayor optimización.

Se recomienda la creación de un programa de recolección de aceite usado para la

producción de biodiesel que beneficiaría en gran medida disminuyendo el impacto

ambiental y resultaría una forma económica de operar vehículos o maquinaria ya

que Nicaragua carece de un programa para desechar correctamente el aceite

usado, lo cual provoca contaminación y problemas de taponamiento en los

sistemas de drenaje.


BIBLIOGRAFÍA

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alternativo para ingenieros.Ed. McGRAWl-HILL, publicado por acid free

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3. Acosta, F.; Castron, P. y E. Cortijo. 2008. Manual de construcción y uso de

reactor para producción de biodiesel a pequeña escala. Serie Manuales

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Biodiesel: Producción, calidad y caracterización. Grupo de manejo eficiente

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http://www.renenergyobservatory.org/alfresco/d/a/workspace/spacesStore/1d9ae9e2-8d07-4cd2-ae1a-e95179702c62/peltec.pdf?guest=true

http://www.insht.es/inshtweb/contenidos/documentacion/.../nspn0360.pdf


GLOSARIO

Biomasa: es la cantidad de materia acumulada en un individuo, un nivel trófico,

una población o un ecosistema.

Ciclopentanoperhidrofenantreno: El ciclopentanoperhidrofenantreno (también

llamado ciclopentanoperhidrofenantremo, esterano o gonano) es un hidrocarburo

policíclico que se puede considerar un producto de la saturación

del fenantreno asociado a un anillo de ciclopentano.

Crucíferas: Son una familia de angiospermas dicotiledóneas que se incluyen en el

orden Brassicales.

Emulsionantes: Un emulsionante, emulsificante o emulgente es una sustancia

que ayuda en la mezcla de dos sustancias que normalmente son poco miscibles o

difíciles de mezclar. De esta manera, al añadir este emulsionante, se consigue

formar una emulsión.

Esteres: Los ésteres son compuestos orgánicos derivados de ácidos orgánicos o

inorgánicos oxigenados en los cuales uno o más protones son sustituidos por

grupos orgánicos alquilo (simbolizados por R').

Gasóleo:

Líquido que se obtiene por destilación fraccionada de petróleo y se usa como com

bustible.

Hidrólisis (del griegohydōr, ‘agua’, y lýsis, ‘ruptura’ o ‘disociación’) es una

reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la

molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie

química.

Lecitina: Es un lípido complejo saponificable. También se le pude llamar lípido de

membrana. Término genérico para designar a cualquier grupo de

sustancias grasas de color amarillo-marronáceas que forma parte de los tejidos

animales y vegetales.

Mirosinasa: Es una familia de enzimas que participan en la defensa de las plantas

contra los herbívoros.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cicloalcano

http://es.wikipedia.org/wiki/Cicloalcano

http://es.wikipedia.org/wiki/Fenantreno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclopentano

http://es.wikipedia.org/wiki/Brassicales

http://es.wikipedia.org/wiki/Emulsi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuestos_org%C3%A1nicos

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_carbox%C3%ADlico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%A1cido

http://es.wikipedia.org/wiki/Protones

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_alquilo

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://es.wikipedia.org/wiki/Grasa


Nabo: Es una brasicácea cultivada comúnmente como hortaliza en los climas

templados de todo el mundo.

Polimorfismo: En química, el polimorfismo nombra a los compuestos y los

elementos capaces de adoptar distintas formas sin que se modifique su estructura

natural.

Transmisiones cardanica: representan una gran selección estandarizada de ejes

universales.

Termostato: Es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra

un circuito eléctrico en función de la temperatura.

Sustancias anfipaticas: Las sustancias anfifílicas, también llamadas anfipáticas,

son aquellas compuestas por moléculas que poseen un extremo hidrofílico y otro

hidrófobo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Brasic%C3%A1cea

http://es.wikipedia.org/wiki/Hortaliza

http://definicion.de/quimica

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culas

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3filo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3fobo

CRONOGRAMA DE TRABAJO REALIZADO.

Actividad a evaluar Fecha Equipo de trabajo:

Planteamiento del problema de investigación 24/03/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco

Bra. Escarleth Yahosca Cruz Castro

Redacción de objetivos 31/03/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco


Redacción de justificación 04/04/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco


Construcción del marco de referencia 14/04/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco


Pruebas pilotos para la obtención de biodiesel 21/04/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco

07/05/2014 Bra. Escarleth Yahosca Cruz Castro

Diseño metodológico 28/05/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco


Instrumentos de recolección de datos 06/06/2014 Bra. Mary Luz Beltrán Orozco

Bra. Escarleth Yahosca Cruz Castro.

Antecedentes 10/06/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Restructuración de protocolo 16/06/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Compras de materias prima en empresa

TRANSMERQUIM, Nicaragua S.A 12/09/2014

Ing. Ninoska Cruz Castro



Visita a establecimiento que utilizan aceite

vegetal

23/09/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco

26/09/2014 Br. Escarleth Yahosca Cruz Castro


Actividad a evaluar Fecha Equipo de trabajo:

Limpieza del reactor 30/09/2014

Revisión de protocolo 03/10/2014-19-10-14

Ing. Ninoska Cruz Castro



Realización de cálculos estequiométricos 08/10/2014 Br. Mary Luz Beltrán Br. Escarleth Castro

Pruebas de funcionamiento de las bombas del

reactor 19/10/2014

Ing. Heberto Ramírez Espinoza



Recolección de aceite en el restaurante “Arca de

Noé” 22-30/10/2014



Filtrado de aceite reciclado 03/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Proceso de obtención de biodiesel 06/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Separación de biodiesel- glicerina 08/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Lavado del biodiesel 08/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Secado de biodiesel 10/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Pruebas de densidad y viscosidad 11/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


Pruebas del funcionamiento del biodiesel 13/11/2014 Br. Mary Luz Beltrán Orozco


ANEXOS


Ficha internacional de seguridad Química del Metanol


Ficha internacional de seguridad Química del hidróxido de sodio


Anexo N° 1

Plancha magnética utilizada en las pruebas piloto.

Anexo N° 2

Fotografía tomada el día lunes 21 de abril de 2014 en el laboratorio de química de

la UNAN-Managua realizando las primeras pruebas de obtención de biodiesel.

Proceso de precalentamiento del aceite a 55º C para posteriormente agregar

metóxido.

http://www.pce-instruments.com/espanol/slot/4/artimg/large/bunsen-agitador-magn_tico-digital-mc-8d-1205-304923_575385.jpg


Anexo N° 3

Fotografía tomada el día miércoles 7 de

mayo en los laboratorios de química del

colegio Alemán Nicaragüense realizando

calentamiento del biodiésel a 48oC para

evaporar partículas de H2O que hayan

quedado como residuos producto del proceso

de lavado del biodiésel.

Anexo N° 4

Fotografía tomada el día

miércoles 7 de mayo de 2014

biodiésel obtenido al final de los

procesos realizados en las

pruebas a escala de laboratorio.

Anexo N° 5

Fotografía tomada en

Veracruz el día martes 29 de

abril de 2014 en la cual se

muestra el reactor que será

utilizado en la obtención de

biodiésel, este está compuesto

por tres tanques en los que se

llevaran a cabo las reacciones

químicas y en la parte inferior

tres bombas elevadoras

eléctricas.


Anexo N° 6

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de noviembre de 2014

asegurando que la tapa del tanque esta hermética para proceder a proceso de

mezcla del catalizador y el alcohol para la obtención del metóxido.

Anexo N° 7

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de

noviembre de 2014. Tanque de metóxido con 20 galones de capacidad.


Anexo N° 8

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de noviembre de 2014 en la que se

pueden apreciar dos aspas metalicas integradas a la tapa del tanque en que se

preparo el metóxido; la cual permite que se realice bien la mezcla entre el

catalizador y el acohol.

Anexo N°9

Fotografía tomada en Veracruz el día

jueves 6 de noviembre de 2014 en la

que se puede observar los conductos

de alimentación del tanque de metóxido

hacia los tanques donde se obtiene el

biodiesel.


Anexo N°10

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de noviembre de 2014. Panel

eléctrico metalico.

Anexo N° 11

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de noviembre de 2014. Torre en la

que se realizó el secado de biodiesel.


Anexo N° 12

Fotografía tomada en Veracruz el día jueves 6 de noviembre de 2014. Tanque de

almacenamiento del metanol.

Anexo N° 13

Fotografía toma Veracruz el día sábado 8 de noviembre de 2014.

Almacenamiento del biodiesel obtenido.

universidad nacional autÓnoma de nicaragua, …repositorio.unan.edu.ni/6669/1/70234.pdf · en la...

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